JP4990439B2

JP4990439B2 - Ultrasonic oscillation device, ultrasonic oscillation method, cleaning device, and cleaning method

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Publication number: JP4990439B2
Application number: JP2001050575A
Authority: JP
Inventors: 大輔松嶋; 佐藤　　修; 直哉速水; 晃一樋口
Original assignee: Toshiba Corp; Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-02-26
Also published as: JP2002248429A

Description

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an ultrasonic oscillating device and an ultrasonic oscillating method for vibrating a vibrator at high frequency., Cleaning apparatus and cleaning methodAbout.
[0002]
[Prior art]
For example, in a manufacturing process of a liquid crystal display device or a semiconductor device, there is a process that requires cleaning an object to be cleaned such as a glass substrate or a semiconductor wafer with high cleanliness. As a method for cleaning the object to be cleaned, there are a dip method in which a plurality of objects to be cleaned are immersed in the cleaning liquid and a single wafer method in which the cleaning liquid is jetted toward the object to be cleaned and cleaned one by one. A high-cleanness is obtained, and a sheet-fed system which is advantageous in terms of cost is often employed.
[0003]
As one of the single wafer systems, a cleaning system in which ultrasonic vibration is applied to a cleaning liquid sprayed on an object to be cleaned and particles are efficiently removed from the object to be cleaned by the vibration action has been put into practical use.
[0004]
Conventionally, the vibration applied to the cleaning liquid generally has a frequency of about 20 to 400 kHz, but a frequency of about 600 to 3000 kHz is used in the field of precision cleaning of glass substrates and semiconductor wafers.
[0005]
The ultrasonic cleaning apparatus includes a high-frequency oscillator that outputs a high-frequency signal for generating a sound wave having the above-described frequency, and the vibrator is driven by the high-frequency signal output from the high-frequency oscillator. The vibration of the vibrator is applied to the cleaning liquid, and the object to be cleaned is ultrasonically cleaned.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent precision cleaning, there is a problem that patterns such as wiring are damaged by ultrasonic waves applied to the cleaning liquid as the pattern formed on the object to be cleaned of a glass substrate or a semiconductor wafer is miniaturized. ing.
[0007]
It is conceivable to reduce the oscillation output as a measure for reducing damage to the wiring. However, when the oscillation output is lowered, the cleaning effect is also lowered, so that it may not be practical.
[0008]
  The present invention relates to an ultrasonic oscillating device and an ultrasonic oscillating method capable of reducing damage to an object to be cleaned without deteriorating the cleaning effect., Cleaning apparatus and cleaning methodIs to provide.
[0009]
  The invention of claim 1 includes a plurality of high frequency oscillation means for outputting different high frequency signals,
  Selection means for selecting one or a plurality of high-frequency signals from the plurality of high-frequency signals.When,
  Has a high-frequency oscillator that vibrates the vibrator with the selected high-frequency signal.And
  The plurality of high frequency oscillation means are a plurality of modulation means for modulating a signal having a predetermined frequency into a high frequency signal having a different frequency,
  Control means for controlling a modulation speed when the plurality of high-frequency signals are selected by the selection means;
The modulation width of the plurality of high frequency signals is 10 kHz or more, and the modulation speed controlled by the control means is 5 kHz or more.In the ultrasonic oscillator characterized by this.
[0012]
    Claim 2According to the invention, the amplitude width of the high-frequency signal output from the plurality of high-frequency oscillating means is in the range of the resonance frequency to the anti-resonance frequency of the vibrator.1It is in the listed ultrasonic oscillator.
[0014]
  Claim 3The invention of this invention is for vibrating a vibrator.Multiple different frequenciesIn the ultrasonic oscillation method for generating a high frequency signal,
  AboveHigh frequency signalThe modulation width is 10 kHz or more,Of that frequencyModulation speed is 5kHz or moreThe ultrasonic oscillation method is characterized by controlling.
  Claim 4The invention is a cleaning apparatus for cleaning an object to be cleaned with a cleaning liquid,
  An ultrasonic oscillation device that outputs a high-frequency signal for applying ultrasonic vibration to the cleaning liquid;
  This ultrasonic oscillating device is a cleaning device having the structure described in claim 1.
  Claim 5The invention is a cleaning method for cleaning an object to be cleaned with a cleaning liquid,
  A cleaning method is characterized in that ultrasonic vibration is applied to the cleaning liquid by a high-frequency signal output from the ultrasonic oscillator according to claim 1.
[0015]
According to the present invention, a plurality of high-frequency signals that are modulated in advance to a predetermined frequency are selected, and the frequency of ultrasonic vibration applied to the cleaning liquid is changed to give the object to be cleaned without deteriorating the cleaning effect. Damage can be reduced and the frequency of the high frequency signal can be switched at a high speed.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
The ultrasonic oscillating device of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 has a high-frequency oscillator 31, and a high-frequency cleaning machine 10 is connected to the high-frequency oscillator 31 via a matching circuit unit 27.
[0018]
As shown in FIG. 2, the high frequency cleaning machine 10 has a main body 11. The main body 11 has an upper member 13 in which a recess 12 having an open upper surface is formed along the longitudinal direction, and a lower surface that is liquid-tightly joined and fixed to the lower surface of the upper member 13 via a first seal member 14. The member 15 is formed into an elongated prismatic shape.
[0019]
A fitting hole 16 is formed along the longitudinal direction in the center portion in the width direction of the lower wall of the upper member 13, and the fitting hole 16 is fitted in the center portion in the width direction of the upper surface of the lower member 15. A convex portion 17 is formed.
[0020]
In the central portion in the width direction where the convex portion 17 of the lower member 15 is formed, a space portion 18 is formed along the longitudinal direction with one end opened to the upper surface and the other end opened to the lower surface. The cross-sectional shape of the space 18 has a taper shape in which the width dimension decreases from one end (upper end) to the other end (lower end), and the lower end opening is a nozzle opening narrower than the upper end. 19 is formed. A cleaning liquid is supplied to the space 18 from a pair of supply paths 20 formed in the lower member 15.
[0021]
The open upper end of the space portion 18 is liquid-tightly closed by a diaphragm 21 formed in a rectangular plate shape by tantalum, titanium, an alloy thereof, quartz, sapphire, or the like. That is, the diaphragm 21 is joined to the inner bottom surface of the concave portion 12 of the upper member 13 via the frame-shaped second seal material 22 having a lower peripheral portion having a predetermined thickness.
[0022]
A frame-like presser plate 23 is joined to the upper surface of the diaphragm 21 and is fixed to the upper member 13 with screws 20a. As a result, the upper end opening of the space 18 is liquid-tightly closed.
[0023]
A vibrator 24 is attached along the longitudinal direction of the diaphragm 21 at a central portion in the width direction of the upper surface of the diaphragm 21, that is, at a portion corresponding to the space 18. For example, one end of a core wire of a first coaxial cable 25a having an impedance of 50Ω is electrically connected to the vibrator 24. A first socket 26 a is provided at the other end of the first coaxial cable 25 a, and the first socket 26 a is detachably attached to a first port 27 a provided at one end of the matching circuit unit 27. Connected to. The covered wire of the first coaxial cable 25a is grounded.
[0024]
A second port 27b is provided at the other end of the matching circuit section 27, and a second socket 26b provided at one end of the second coaxial cable 25b is provided at the second port 27b. Are detachably connected. The other end of the second coaxial cable 25b is connected to the high frequency oscillator 31. The high frequency oscillator 31 has a frequency synthesizer 32 as shown in FIG. A waveform having a predetermined frequency is output from the frequency synthesizer 32, and the frequency is converted and controlled by the CPU 33 as a control unit.
[0025]
A waveform of a predetermined frequency output from the frequency synthesizer 32 is amplified by a high frequency power amplifier 34, and a CM coupler (pass-through wattmeter) 35 that monitors the voltage and current of the second coaxial cable 25b. The output is monitored and output to the matching circuit unit 27.
[0026]
FIG. 4 shows a detailed configuration of the high-frequency oscillator 31. In other words, the AC 100V from the power supply 41 is input with noise to the rectifier 46 that performs full-wave rectification of the AC 100V through the fuse 43, the power switch 44, and the breaker 45 after noise is removed by the filter 42.
[0027]
The signal subjected to full-wave rectification by the rectifier 46 is input to the electrolytic capacitor 47. The electrolytic capacitor 47 is provided with a first switch 48. The first switch 48 is automatically switched between the continuous side and the pulse side by the CPU 33. When switched to the pulse side, the full-wave rectified signal passes through the electrolytic capacitor 47. A pulse waveform is input to the power amplifier 34, and when switched to the continuous side, it is converted into a continuous waveform by the electrolytic capacitor 47 and input to the power amplifier 34.
[0028]
A volume switch 34a is connected to the power amplifier 34, and a plurality of switches for generating a high frequency component, in this embodiment, the first PLL circuit 51A and the second PLL circuit 51B are switch-controlled by the CPU 33. 49 is connected.
[0029]
A second switch 52a is connected to the first PLL circuit 51A, and a third switch 52b is connected to the second PLL circuit 51B. The second and third switches 52a and 52b are for setting the oscillation frequency of the high-frequency signal output from the first and second PLL circuits 51A and 51B to the power amplifier 34. In this embodiment, The oscillation frequency output from the first PLL circuit 51A is set to 1600 kHz, and the oscillation frequency output from the second PLL circuit 51B is set to 1590 kHz.
[0030]
The selection switch 49 is controlled to be switched by the CPU 33. When the selection switch 49 is switched and the signal is input to the first PLL circuit 51A or the second PLL circuit 51B, the selection switch 49 is switched. A high frequency signal of 1600 kHz or 1590 kHz is immediately output to the power amplifier 34 from the first PLL circuit 51A or the second PLL circuit 51B. The switching speed of the selection switch 49 at this time becomes the frequency switching speed, that is, the modulation speed. As confirmed in experiments described later, the higher the modulation speed, the fewer defects (cracks) that occur in the object to be cleaned.
[0031]
The CPU 33 to which the PLL circuits 51A and 51B are connected is provided with a fourth switch 53 for controlling the oscillation time and the oscillation interval (duty ratio) of the high-frequency signal output from the power amplifier 34. The duty ratio of the high frequency signal can be controlled by the fourth switch 53.
[0032]
That is, when a continuous wave is output from the power amplifier 34, if the duty ratio set by the fourth switch 53 is 0, a continuous wave is obtained, but if the duty ratio is set to a predetermined value, FIG. As shown in f), a burst wave obtained by dividing a continuous wave at a predetermined cycle can be obtained. In addition, when the pulse wave is output from the power amplifier 34, if the duty ratio is changed by the fourth switch 53, the power level of the pulse wave can be adjusted.
[0033]
The high frequency signal from the power amplifier 34 is output through the VSWR circuit 54, and the traveling wave and reflected wave of the high frequency signal are detected by the VSWR detector 54. The detection signal from the VSWR detector 54 is arithmetically processed by the arithmetic circuit 55 and fed back to the power amplifier 34 and the CPU 33. The power amplifier 34 corrects the strength of the high-frequency signal oscillated from the power amplifier 34 based on the setting of the volume 34a by the signal from the arithmetic circuit 55.
[0034]
Further, a low frequency oscillation circuit 57 is connected to each of the PLL circuits 51A and 51B via fifth and sixth switches 56a and 56b, respectively. When either the fifth switch 56a or the sixth switch 56b is selectively turned on, a signal of a predetermined frequency generated by the low-frequency oscillation circuit 57 by the potentiometer 58 is supplied to the first or second PLL circuit. The signals are input to 51A and 51B and frequency-modulated to a high-frequency signal of 1600 kHz or 1590 kHz.
[0035]
In this embodiment, the modulation width in the first PLL circuit 51a and the second PLL circuit 51b is 10 kHz, but this modulation width is within the range of the resonance frequency and the anti-resonance frequency of the vibrator 24.
[0036]
Thereby, even if the impedance characteristic of the vibrator 24 is partially non-uniform, the sound pressure of the high-frequency vibration output from the vibrator 24 can be made uniform.
[0037]
That is, the vibrator 24 is usually manufactured by compressing and then firing a powdered ceramic raw material, so that impedance characteristics are not easily constant over the entire region. For this reason, even if a high frequency signal having a predetermined frequency is uniformly supplied to the entire region of the vibrator 24, the output may not be constant.
[0038]
However, by modulating the frequency of the high-frequency signal supplied to the vibrator 24 in a predetermined frequency range, even if the impedance characteristics in the entire region of the vibrator 24 are not constant, the high-frequency signal having a frequency corresponding to the impedance characteristics in each region. Can be supplied. Thereby, the intensity of the ultrasonic wave output from the vibrator 24 can be made substantially uniform.
[0039]
As shown in FIG. 4, the high-frequency oscillator 31 is provided with a time meter 61 and a relay circuit 62. The hour meter 61 measures the oscillation time and is provided with a reset switch 63 for resetting the measurement time, and the relay circuit 62 performs various displays using a plurality of lamps 64.
[0040]
The operations of the first to sixth switches 48, 52a, 52b, 53, 56a, and 56b can be automatically operated by the CPU 33.
[0041]
A part of the signal from the power supply 41 is inputted to a fan 65 for cooling the high frequency oscillator 31 and a converter 66 for converting an AC voltage into a DC voltage for driving the CPU 33.
[0042]
Next, a case where a high-frequency signal having the waveform shown in FIGS. 5A to 5F is oscillated and output using the above-described ultrasonic oscillating device will be described.
[0043]
First, in the case of outputting a high-frequency signal having the first waveform 71 shown in FIG. 5A, the CPU 33 outputs the first waveform 71 if the power switch 44 is turned on and the power is turned on. Set to. Based on the setting of the CPU 33, the first switch 48 switches to the pulse side at the initial stage of oscillation when the oscillation operation starts, and switches to the continuous side at the same time as the pulse oscillation (one pulse oscillation in this embodiment) ends.
[0044]
As a result, the signal that has been full-wave rectified by the rectifier 46 passes through the electrolytic capacitor 47 at the initial stage of oscillation when the first switch 48 is switched to the pulse side, and is therefore set by the second switch 52 from the power amplifier 34. A high frequency signal having a frequency is pulse-oscillated.
[0045]
When the pulse oscillation of the high frequency signal is completed, the first switch 48 is switched to the continuous side, so that the signal that has been full-wave rectified by the rectifier 46 is smoothed by the electrolytic capacitor 47 and input to the power amplifier 34.
[0046]
As a result, the signal from the electrolytic capacitor 47 continuously oscillates at a power level lower than that of pulse oscillation. That is, the first waveform 71 is pulse oscillation at the initial stage of oscillation, and is continuously oscillated thereafter.
[0047]
If such a waveform of the first high-frequency signal is input to the vibrator 24, the object to be cleaned can be cleaned at first by high-power pulse oscillation, and thereafter can be cleaned for a predetermined time by low-power continuous oscillation.
[0048]
Therefore, it is possible to remove particles that are relatively hard to adhere to the object to be cleaned by the first pulse oscillation, or that have a large particle size, and then continue continuous oscillation for a predetermined time. Thus, particles that cannot be removed in a short time, such as particles that adhere to the object to be cleaned in a normal state or particles having a relatively small particle diameter, can be reliably removed.
[0049]
When the waveform of the high-frequency signal having the second waveform 72 shown in FIG. 5B is output, the CPU 33 sets the state in which the second waveform is output. When the oscillation operation is started based on the setting of the CPU 33, first, the first switch 48 is switched to the continuous side until a predetermined time elapses after the oscillation operation is started.
[0050]
As a result, the signal that has been full-wave rectified by the rectifier 46 continuously oscillates. When the continuous oscillation is performed for a predetermined time, the first switch 48 is switched to the pulse side. Therefore, the signal that has been full-wave rectified by the rectifier 46 passes through the electrolytic capacitor 47 and oscillates at a predetermined frequency.
[0051]
Therefore, according to such an oscillation waveform, most particles adhering to the object to be cleaned are removed by continuous oscillation for a predetermined time, but particles that are not removed by continuous oscillation are removed by the last pulse oscillation. Therefore, in this case as well, as in the first waveform, a sufficient cleaning effect can be obtained even if the adhesion state and size of the particles adhering to the object to be cleaned are not constant.
[0052]
When outputting the waveform of the high-frequency signal having the third waveform 73 shown in FIG. 5C, the CPU 33 sets the state in which the third waveform 73 is output. When oscillation starts based on the setting of the CPU 33, the first switch 48 is switched from the continuous side to the pulse side every predetermined time by the control signal from the CPU 33.
[0053]
As a result, the waveform 73 of the third high-frequency signal repeats pulse oscillation and continuous oscillation. Therefore, when many particles that are relatively difficult to remove are adhered to the object to be cleaned, If the waveform 73 is applied, the cleaning effect can be enhanced without excessively impacting the object to be cleaned as compared with the case where the object to be cleaned is cleaned only by pulse oscillation.
[0054]
The fourth waveform 74 shown in FIG. 5D is a continuous wave, and when the CPU 33 is set to output this waveform, the first switch 48 is switched to the continuous side. As a result, the signal that has been full-wave rectified by the rectifier 46 is smoothed by the electrolytic capacitor 47 and input to the power amplifier 34, and therefore continuous oscillation is performed at a predetermined frequency.
[0055]
When the fourth switch 53 oscillates the continuous wave as the fourth waveform 74, if the duty ratio is set from 0 to a predetermined value by the fourth switch 53, the continuous wave has a predetermined period as shown in FIG. The burst wave divided by can be obtained. This period can be arbitrarily set according to the duty ratio. The waveform of FIG. 5F is a sixth waveform 76.
[0056]
The fifth waveform 75 shown in FIG. 5E is a pulse wave. When the CPU 33 is set to output this waveform, the first switch 48 is switched to the pulse side. As a result, the signal that has been full-wave rectified by the rectifier 46 passes through the electrolytic capacitor 47 and is input to the power amplifier 34, so that pulse oscillation is performed at a predetermined frequency.
[0057]
When the pulse wave which is the fifth waveform 75 is oscillated, if the duty ratio is set to a predetermined value by the fourth switch 53, the output level of the pulse wave can be adjusted. The object to be cleaned can be cleaned at an output level suitable for the state.
[0058]
As described above, by controlling the switching of the first switch 48 by the CPU 33, an oscillation waveform combining a pulse wave and a continuous wave can be obtained, so that the type and size of particles adhering to the object to be cleaned can be obtained. If the oscillation waveform is set accordingly, the cleaning effect can be improved.
[0059]
Moreover, not only the first to third waveforms 71 to 73 obtained by combining the pulse wave and the continuous wave, but also the fourth waveform 74 including only the continuous wave and the fifth waveform 75 including only the pulse wave can be oscillated. Therefore, even when the first to third waveforms cannot be dealt with, it is possible to cope.
[0060]
Furthermore, if the duty ratio is set by the fourth switch 53, when a continuous wave is oscillated, a burst wave can be obtained from the continuous wave, and when a pulse wave is oscillated, the output level of the pulse wave can be changed. Therefore, it is possible to set oscillation waveforms corresponding to various cleaning conditions.
[0061]
When a high frequency signal is oscillated with the first to sixth waveforms, the high frequency signal oscillated and output from the power amplifier 34 can be modulated. That is, in the case of this embodiment, the CPU 33 keeps the fifth switch 56a and the sixth switch 56b on, and switches the selection switch 49 at a predetermined speed.
[0062]
When the selection switch 49 is switched to the first PLL circuit 51A side, the 1600 kHz high-frequency signal generated by the first PLL circuit 51A is output from the VSWR detector 54 through the power amplifier 34, and the selection switch 49 is When switched to the PLL circuit 51B side, the high frequency signal of 1590 kHz generated by the second PLL circuit 51B is output from the VSWR detector 54 through the power amplifier 34.
[0063]
That is, a high-frequency signal with a frequency of 1600 kHz and a high-frequency signal with 1590 kHz, that is, two high-frequency signals with a modulation width of 10 kHz can be output at a modulation speed corresponding to the switching speed of the changeover switch 49. Switching of the changeover switch 49 can be performed at a high speed by the CPU 33, whereby the frequency can be changed continuously, so that damage to the object to be cleaned can be reduced.
[0064]
When the modulation width and modulation speed applied to the cleaning liquid are changed as shown in FIGS. 6 and 7, defects such as cracks generated in the semiconductor wafer and the removal rate of PSL (polystyrene latex) applied to the semiconductor wafer were measured. The experimental result of this invention is shown.
[0065]
As experimental conditions, the semiconductor wafer diameter was fixed at 200 mm and the MHz output was fixed at 60 W. The cleaning liquid is pure water.
[0066]
  Fig. 6 shows that the modulation speed is fixed at 10kHz and the modulation width isFrom zero, ieWhen the frequency gradually increased from 1590 kHz, as indicated by line A in the figure, when the modulation width is 0, that is, the harmonic signal of 1590 kHz is applied to the cleaning liquid without being modulated, the semiconductor wafer is cleaned. In this case, 527 cracks and other defects were measured on the semiconductor wafer. When the modulation width is 1 kHz, the number of defects is 17, and when the modulation width is 10 kHz or more, the number of defects is reduced to 2-7.
[0067]
In the figure, the line B is the removal rate of PSL applied to the semiconductor wafer, and this removal rate was 99.4% or more without being substantially affected by the modulation width.
[0068]
As is apparent from the experiment shown in FIG. 6, when the modulation speed of the high-frequency signal applied to the cleaning liquid is fixed at 10 kHz and the frequency is modulated, the number of defects generated in the semiconductor wafer can be greatly reduced. It was confirmed that when the width was 10 kHz or more, the number of defects was significantly reduced. Moreover, by fixing the MHz output at 60 W, the number of defects generated in the semiconductor wafer could be reduced without deteriorating the cleaning effect.
[0069]
FIG. 7 shows a case where the modulation width is fixed to 10 kHz and the modulation speed is gradually increased from 0 kHz. When the modulation speed is 0 as shown by the line C in FIG. 7, 527 defects are generated in the semiconductor wafer. However, by gradually increasing the modulation speed, the number of defects decreased drastically, 95 at 0.5 kHz, 52 at 2.5 kHz, and 0 to 2 above 5 kHz.
[0070]
In the figure, the line D is the removal rate of PSL, and this removal rate is 99.4% or more without being substantially affected by the modulation speed.
[0071]
  As is clear from the experiment shown in FIG. 7, the modulation speed of the high-frequency signal applied to the cleaning liquid is fixed to 10 kHz and the modulation speed is set.changeBy doing so, it was confirmed that the number of defects generated in the semiconductor wafer can be greatly reduced, and in particular, when the modulation rate is 5 kHz or more, the number of defects is significantly reduced. Moreover, by fixing the MHz output at 60 W, the number of defects generated in the semiconductor wafer could be reduced without deteriorating the cleaning effect.
[0072]
  As is clear from these experiments, the frequency of the high-frequency signal applied to the cleaning liquid is modulated and the frequencyChange modulation speedAs a result, it was confirmed that a high cleaning effect can be obtained with almost no defects in the semiconductor wafer. In particular, it has been found that the effect becomes remarkable when the modulation width is 10 kHz or more and the modulation speed is 5 kHz or more.
[0073]
The reason why such a cleaning effect can be obtained is that when the frequency is modulated, the semiconductor wafer is cleaned by vibrations of an indefinite period, so that the semiconductor wafer resonates with the frequency of the high frequency signal and a defect is generated. Can be prevented.
[0074]
In addition, frequency modulation can be performed at a high speed by switching the first and second PLL circuits 51A and 51B, so that the frequency switching is continuous. For this reason, it is considered that the impact applied to the semiconductor wafer when the frequency is switched can be reduced and the occurrence of defects can be prevented.
[0075]
The present invention is not limited to the one embodiment described above and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the high frequency signal is modulated to 1590 kHz and 1600 kHz by the first and second PLL circuits, but by providing three or more PLL circuits, the high frequency signal is modulated to a high frequency signal other than 1590 kHz and 1600 kHz. May be output.
[0076]
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a single-wafer method for cleaning objects to be cleaned such as semiconductor wafers one by one has been described. However, a plurality of objects to be cleaned are placed in a cleaning tank at the same time. The present invention can also be applied to a batch system for cleaning.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of high frequency signals modulated in advance to a predetermined frequency are selected, and the frequency of the high frequency signal applied to the cleaning liquid can be changed.
[0078]
Therefore, damage to the object to be cleaned can be reduced without reducing the cleaning effect, and the frequency of the high frequency signal can be switched at a high speed.
[0079]
Further, if the frequency switching speed is modulated along with the switching of the frequency of the high frequency signal, it is possible to further reduce defects generated in the object to be cleaned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic oscillation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an ultrasonic cleaning machine.
FIG. 3 is a schematic diagram of a high-frequency oscillator.
FIG. 4 is a circuit diagram of a high-frequency oscillator.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a waveform obtained by a high-frequency oscillator.
FIG. 6 is a graph obtained by measuring the number of defects generated on a semiconductor wafer and the removal rate of dirt when the modulation speed is changed and the modulation width is changed.
FIG. 7 is a graph in which the number of defects generated in a semiconductor wafer and the removal rate of dirt are measured when the modulation width is fixed and the modulation speed is changed.
[Explanation of symbols]
31 ... High frequency oscillator
33 ... CPU (control unit)
48 ... first switch
49 ... Selection switch
51A ... First PLL circuit
52B ... Second PLL circuit
52a ... second switch
52b ... third switch
53 ... Fourth switch
56a ... fifth switch
56b ... Sixth switch

Claims

A plurality of high-frequency oscillation means for outputting different high-frequency signals,
Selecting means for selecting one or a plurality of high-frequency signals from the plurality of high-frequency signals;
A high-frequency oscillator that vibrates the vibrator with the selected high-frequency signal;
The plurality of high frequency oscillation means are a plurality of modulation means for modulating a signal having a predetermined frequency into a high frequency signal having a different frequency,
Control means for controlling a modulation speed when the plurality of high-frequency signals are selected by the selection means;
The ultrasonic oscillation device, wherein the modulation width of the plurality of high frequency signals is 10 kHz or more, and the modulation speed controlled by the control means is 5 kHz or more .

2. The ultrasonic oscillation device according to claim 1, wherein the amplitude width of the high-frequency signal output from the plurality of high-frequency oscillation means is in the range of the resonance frequency to the anti-resonance frequency of the vibrator.

In an ultrasonic oscillation method for generating high-frequency signals of a plurality of different frequencies for vibrating a vibrator,
The ultrasonic oscillation method, wherein the modulation width of the plurality of high-frequency signals is controlled to be 10 kHz or more and the modulation speed of the frequency is controlled to 5 kHz or more .

A cleaning device for cleaning an object to be cleaned with a cleaning liquid,
An ultrasonic oscillation device that outputs a high-frequency signal for applying ultrasonic vibration to the cleaning liquid;
This ultrasonic oscillator has the structure described in claim 1.

A cleaning method for cleaning an object to be cleaned with a cleaning liquid,
A cleaning method comprising applying ultrasonic vibration to the cleaning liquid by a high-frequency signal output from the ultrasonic oscillator according to claim 1.