KR101108901B1 - Improved megasonic cleaning efficiency using auto-tuning of an rf generator at constant maximum efficiency - Google Patents
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Abstract
기판 (202) 세정 시스템 및 방법은 변환기 (210) 및 기판 (202) 을 포함하는 메가소닉 챔버 (206) 를 포함한다. 변환기 (210) 는 기판 (202) 을 향해진다. 가변 거리 d 는 변환기 (210) 와 기판 (202) 을 분리시킨다. 시스템 (200) 은 또한 변환기에 커플링된 출력부를 가지는 동적으로 조절가능한 RF 생성기 (212) 를 포함한다. 동적으로 조절가능한 RF 생성기 (212) 는 발진기의 출력 (306) 전압과 RF 생성기 출력 전압의 위상과의 위상 비교에 의해 제어될 수 있다. 동적으로 조절가능한 RF 생성기 (212) 는 출력 신호의 피크 전압을 모니터링하는 것과 피크 전압을 소정의 전압 범위 내에서 유지하도록 RF 생성기를 제어하는 것에 의해 또한 제어될 수 있다. 동적으로 조절가능한 RF 생성기 (212) 는 가변 DC 전원 전압을 동적으로 제어하는 것에 의해 또한 제어될 수 있다.The substrate 202 cleaning system and method includes a megasonic chamber 206 that includes a transducer 210 and a substrate 202. The transducer 210 is directed towards the substrate 202. The variable distance d separates the transducer 210 and the substrate 202. System 200 also includes a dynamically adjustable RF generator 212 having an output coupled to the transducer. The dynamically adjustable RF generator 212 may be controlled by a phase comparison of the output 306 voltage of the oscillator and the phase of the RF generator output voltage. Dynamically adjustable RF generator 212 may also be controlled by monitoring the peak voltage of the output signal and controlling the RF generator to maintain the peak voltage within a predetermined voltage range. The dynamically adjustable RF generator 212 can also be controlled by dynamically controlling the variable DC power supply voltage.
RF 생성기, 순간 공진 주파수, VCO, 세정 챔버, 피드백 회로 RF generator, instantaneous resonant frequency, VCO, cleaning chamber, feedback circuit
Description
배경background
1. 발명의 분야1. Field of the Invention
본 발명은 일반적으로 RF 생성기를 조정하는 시스템 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 기판 세정 시스템에 관하여 RF 생성기를 자동적으로 조정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention generally relates to systems and methods for calibrating an RF generator, and more particularly, to a method and system for automatically adjusting an RF generator with respect to a substrate cleaning system.
2. 관련기술의 설명2. Description of related technology
음향 에너지의 이용은, 다양한 제조상태의 반도체 웨이퍼, 평면 패널 디스플레이, 마이크로-전자-기계 시스템 (MEMS), 마이크로-광전자-기계 시스템 (MOEMS) 등과 같은 기판으로부터 작은-입자를 제거하는 것에 관한, 고도로 진보된 비-접촉 세정 기술이다. 일반적으로 세정 프로세스는 기판 표면으로부터 입자를 제거하고 기판 표면을 세정하기 위해 액체 매질을 통한 음향 에너지의 전파를 포함한다. 일반적으로 메가소닉 에너지는 약 700 ㎑ (0.7 메가헤르쯔 (㎒)) 이상, 약 1.0 ㎒ 이하의 범위의 주파수에서 전파된다. 액체 매질은 탈이온화된 수용액 또는 임의의 하나 이상의 수개의 기판 세정 화학물질, 및 그들의 조합일 수 있다. 액체 매질을 통한 음향 에너지의 전파는 주로, 여기서 캐비테이션 (cavitation) 이라 불리는 액체 매질에서 용해된 기체로부터의 기포의 형성 및 파괴, 마이크로스트리밍, 및 개선된 대량수송 또는 화학반응을 촉진시키기 위한 활성화 에너지의 제공을 통해 화학물질이 액체 매질로 이용되는 경우의 화학반응 강화를 통해 비-접촉 기판 세정을 달성한다.The use of acoustic energy is highly related to the removal of small-particles from substrates such as semiconductor wafers, flat panel displays, micro-electro-mechanical systems (MEMS), micro-opto-mechanical systems (MOEMS), etc., in various manufacturing conditions. It is an advanced non-contact cleaning technology. The cleaning process generally involves the propagation of acoustic energy through the liquid medium to remove particles from the substrate surface and to clean the substrate surface. In general, megasonic energy propagates at frequencies in the range of about 700 GHz (0.7 MHz) and above and about 1.0 MHz. The liquid medium may be a deionized aqueous solution or any one or more of several substrate cleaning chemicals, and combinations thereof. The propagation of acoustic energy through the liquid medium is mainly due to the activation of activation energy to promote the formation and destruction of bubbles from the dissolved gas, microstreaming, and improved mass transport or chemical reactions in the liquid medium called cavitation. Providing achieves non-contact substrate cleaning through enhanced chemical reactions when chemicals are used as the liquid medium.
도 1a 는 일반적인 배치 (batch) 기판 세정 시스템 (10) 에 관한 도면이다. 도 1b 는 배치 기판 세정 시스템 (10) 에 관한 평면도이다. 탱크 (11) 는 탈이온화된 수용액 또는 다른 기판 세정 화학물질과 같은 세정 용액 (16) 으로 채워져 있다. 일반적으로 기판의 카세트 (cassette) 인, 기판 캐리어 (12) 는 세정될 기판 (14) 의 배치를 가지고 있다. 하나 이상의 변환기 (transducer) (18A, 18B, 18C) 는 세정 용액을 통해 전파되는 방출된 음향 에너지 (15) 를 생성한다. 일반적으로 기판 (14) 과 변환기 (18A, 18B, 18C) 사이의 상대적인 위치 및 거리는, 캐리어 (12) 를 접촉 및 위치시키는 위치 고정장치 (19A, 19B) 를 통하여 기판 (14) 의 각 배치마다 대략 일정하다.1A is a diagram of a general batch
방출된 에너지 (15) 는, 입자 재점착을 제어하는 적절한 화학반응과 함께 또는 그러한 화학반응 없이, 캐비테이션, 음향 스트리밍, 및 세정 화학물질이 이용되는 경우의 강화된 대량 수송을 통해 기판 세정을 달성한다. 일반적으로 배치 기판 세정 프로세스는 매우 긴 프로세싱 시간을 필요로 하고, 또한 과도한 양의 세정 화학물질 (16) 을 소모할 수 있다. 또한, 일관성 및 기판-대-기판 제어는 달성하기 어렵다. "음영 (shadowing)" 및 "핫 스팟 (hot spot)" 과 같은 상태는 배치 및 다른 기판 메가소닉 프로세스에서 일반적이다. 음영은 방출된 에너지 (15) 의 반사 및/또는 보강 및 소멸 간섭으로 인해 발생하고, 다수의 기판 (14) 의 추가적인 기판 표면 영역, 프로세스 탱크의 벽 등과 혼합된다. 주로 다수의 변환기 이용 및 반사로 인한 보강 간섭의 결과인 핫 스팟의 발생은, 또한 추가적인 다수-기판 표면 영역과 함께 증가될 수 있다. 일반적으로 이러한 논쟁 문제점들은 기판에 대한 음향 에너지의 다중 반사에 대한 평균적 효과에 의존하는 것에 의해 제기되고, 그것은 기판 표면에 대한 낮은 평균 전력을 유도한다. 더 낮은 평균 전력을 보상하고 효과적인 세정 및 입자 제거를 제공하기 위해, 변환기에 대한 전력이 증가되고, 그것에 의해 방출 에너지 (15) 가 증가하고, 캐비테이션 및 음향 스트리밍이 증가하며, 그에 따라 세정 효율을 증가시킨다. 또한, 다수의 변환기 어레이 (18A, 18B, 18C) 를 펄스화하는 것 (즉, 변환기를 20ms 동안 켜고, 그 후 10ms 동안 끄는 것과 같은 듀티 사이클을 제공하는 것) 이 이용된다. 변환기 (18A, 18B, 18C) 는 또한 복합 반사 및 간섭을 줄이기 위해 다른 위상으로 (예를 들어, 순차적으로 활성화) 동작할 수 있다.The released
도 1c 는 종래 기술이고, 하나 이상의 변환기 (18A, 18B, 18C) 를 공급하기 위한 RF 공급원에 관한 구성도 (30) 이다. 조절가능한 전압 제어 발진기 (32;VCO) 는, 선택되는 주파수에서, RF 생성기 (34) 로 신호 (33) 를 출력한다. RF 생성기 (34) 는 신호 (33) 를 증폭시켜 증가된 전력으로 신호 (35) 를 생성한다. 신호 (35) 는 변환기 (18B) 로 출력된다. 전력 센서 (36) 는 신호 (35) 를 모니터링한다. 변환기 (18B) 는 방출된 에너지 (15) 를 출력한다.1C is a prior art and diagram 30 of an RF source for supplying one or
변환기 (18B) 의 정확한 임피던스는 캐리어 (12) 에서 기판 (14) 의 개수, 크기와 스페이싱 (spacing), 및 기판 (14) 과 변환기 (18B) 사이의 거리와 같은 많은 변수에 의존하여 변할 수 있다. 변환기 (18B) 의 정확한 임피던스는 또한 변환기 (18B) 가 반복되는 사용을 통해 낡아지게 됨에 따라 변할 수 있다. 예로서, 만약 신호 (33, 35) 가 약 1 MHz 의 주파수를 가진다면, 세정 용액 (16) 과 같은 탈이온화된 수용액 매질에서 파장은 약 1.5 mm (0.060 인치) 이다. 그 결과로서, 도 1a 를 다시 참조하면, 만약 기판 (14) 과 캐리어 (12) 의 위치가 약 0.5㎜ (0.020 인치) 또는 심지어 더 적게 떨어져 있다면, 변환기 (18B) 의 임피던스는 실제로 변할 수 있다. 또한, 만약 기판 (24, 24a) 이 회전한다면, 임피던스는 순환적으로 변할 수 있다.The exact impedance of the
VCO 의 주파수를 조절하는 것은, 주파수를 변화시키고 그에 따라 신호 (33, 35) 의 파장 및 방출된 에너지 (15) 를 변화시키는 것에 의해 변환기 (18B) 의 임피던스를 조절할 수 있다. 일반적으로, 기판 (14) 과 함께 로딩된 캐리어 (12) 는 탱크 (11) 에 위치하고, VCO (32) 는, 전력 계량기 (36) 에 의해 검출되는 반사된 신호 (38) 의 최소값에 의해 지시되는 바와 같이, 변환기 (18B) 의 임피던스가 매칭될 때까지 신호 (33, 35) 의 주파수 및 방출된 에너지 (15) 를 변화시키기 위해 조절된다. 일단 VCO (32) 가 최소 반사 신호 (38) 를 얻도록 조절되면, 기판 세정 시스템 (10) 상에서 중요한 보수 또는 유지가 수행되지 않는 한, 일반적으로 VCO (32) 는 다시 조절되지 않는다.Adjusting the frequency of the VCO can adjust the impedance of the
변환기 (18B) 임피던스가 매칭되지 않을 때, 변환기 (18B) 로부터 방출된 방출 에너지 (17) 의 일부 (즉, 파동) 는 변환기 (18B) 를 향해 다시 반사된다. 변환기 (18B) 의 표면 상에서, 반사된 에너지 (17) 는 보강 또는 소멸 간섭을 일으키는 방출 (15) 에너지로 간섭된다. 방출된 에너지 (15) 의 일부가 반사된 에너지 (17) 에 의해 효과적으로 소거되기 때문에, 소멸 간섭은 방출된 에너지 (15) 의 유효 세정 전력을 감소시킨다. 그 결과로서, RF 생성기 (34) 의 효율이 감소된다.When the impedance of the
보강 간섭은 세정될 기판 (14) 의 표면 상에 핫 스팟을 생기게 할 수 있는 과도한 에너지를 야기할 수 있다. 핫 스팟은 기판 (14) 의 에너지 임계치를 초과할 수 있고 기판 (14) 을 손상시킬 수 있다. 도 1d 는 일반적인 변환기 (18B) 이다. 도 1e 는 변환기 (18B) 를 가로지르는 에너지 분포에 관한 그래프 (100) 이다. 곡선 (102) 은 x-축에서 변환기 (18B) 를 가로질러 방출되는 에너지의 곡선이다. 곡선 (104) 은 y-축에서 변환기 (18B) 를 가로질러 방출되는 에너지의 곡선이다. 곡선 (120) 은 x-축 및 y-축 모두에서 변환기 (18B) 를 가로질러 방출되는 합성 에너지의 곡선이다. x-축 및 y-축 모두에서 변환기 (18B) 를 통해 방출되는 합성 에너지는 알려진 변수 (예를 들어, 기판의 위치, 변환기의 노화, 및 변환기와 관련되는 회전 기판의 흔들림 등) 에 따라 일반적으로 곡선 (120) 과 곡선 (122) 사이에서 변할 수 있다. 임계치 에너지 레벨 T 는 기판(들) (14) 에 대한 손상 임계치이다. 일반적으로, RF 신호 (35) 의 최대 전력과 변환기 (18B) 에 의해 출력된 결과적인 방출 에너지 (15) 는, 최대 보강 간섭이 기판 (14) 에 대한 손상을 방지하기 위해 기판 (14) 의 에너지 임계치 T 보다 작은 피크 크기 (즉, 곡선 (120) 의 피크) 를 야기하는 레벨로 감소된다. 그러나, RF 신호 (35) 의 감소된 전력과 방출된 에너지 (15) 는 소망하는 세정 결과를 얻기 위해 요구되는 세정 프로세스 시간을 증가시킨다. 몇몇 예에서, 신호 (35) 의 감소된 전력 및 방출된 에너지 (15) 는 타깃이 된 일부 입자들을 기판 (14) 으로부터 제거하는 데에 충분하지 않다. 도시된 바와 같이, 실제 방출된 에너지는 훨씬 더 낮은 레벨 (곡선 (122) 에서 밸리 (valley) 로 나타남) 까지 변화될 수 있어서 유효 에너지가 매우 낮기 (약 3) 때문에 세정 프로세스의 효율에 심각한 영향을 주고, 그에 따라 에너지 스케일 상에서 도시되는 바와 같이 약 3 으로부터 약 17 까지 확장되는 에너지 윈도우를 야기한다.Constructive interference can cause excessive energy that can cause hot spots on the surface of the
일반적으로 변환기 (18B) 는 수정 (crystal) 과 같은 압전 (piezoelectric) 장치이다. 반사된 에너지 (17) 에 의해 야기되는 보강 및 소멸 간섭은 또한, 변환기 (18B) 가 대응되는 반사 신호 (38) 를 생성하도록 하기에 충분한 힘을 변환기 (18B) 의 표면에 대해 가할 수 있다. 전력 센서 (36) 는 변환기 (18B) 로부터 RF 생성기 (34) 를 향해 반사되는 반사 신호 (38) 를 검출할 수 있다. 반사 신호 (38) 는 RF 생성기 (34) 로부터 출력되는 신호 (35) 와 보강 또는 소멸적으로 간섭하여 RF 생성기 (34) 의 효율성을 더욱 감소시킬 수 있다.In general, the
상술한 바에 따르면, 증가된 효율의 RF 생성기와 방출된 음향 에너지의 감소된 에너지 윈도우를 제공하고 기판 손상의 확률을 감소시키는, 개선된 메가소닉 세정 시스템이 필요하게 된다.As described above, there is a need for an improved megasonic cleaning system that provides increased efficiency RF generators and reduced energy windows of emitted acoustic energy and reduces the probability of substrate damage.
요약summary
대체로, 본 발명은 변환기의 공진 및 변환기로부터 방출되는 에너지를 유지하도록 일정하게 조정되는 동적으로 조정된 RF 생성기를 제공하는 것에 의해 이러한 요구를 충족시킨다. 본 발명은 프로세스, 장치, 시스템, 컴퓨터 판독가능 매체, 또는 디바이스를 포함하는 여러가지 방법으로 구현될 수 있다. 본 발명에 관한 여러개의 독창적 실시형태가 이하에서 설명된다.In general, the present invention meets this need by providing a dynamically tuned RF generator that is constantly adjusted to maintain the resonance of the transducer and the energy emitted from the transducer. The present invention can be implemented in various ways, including as a process, apparatus, system, computer readable medium, or device. Several inventive embodiments of the invention are described below.
일 실시형태는 RF 생성기를 변환기의 순간 공진 주파수로 동적으로 조절하는 방법을 포함한다. 그 방법은 RF 입력 신호를 발진기로부터 RF 생성기로 입력하는 것을 포함한다. RF 입력 신호의 입력 전압에 관한 제 1 위상이 측정된다. RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호의 전압에 관한 제 2 위상이 측정된다. RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호는 변환기 입력부에 커플링된다. 주파수 제어 신호는 제 1 위상이 제 2 위상과 동일하지 않은 경우에 생성된다. 주파수 제어 신호는 발진기의 주파수 제어 입력부에 인가된다.One embodiment includes a method of dynamically adjusting an RF generator to an instantaneous resonant frequency of a transducer. The method includes inputting an RF input signal from an oscillator to an RF generator. The first phase with respect to the input voltage of the RF input signal is measured. A second phase with respect to the voltage of the RF signal output from the RF generator is measured. The RF signal output from the RF generator is coupled to the transducer input. The frequency control signal is generated when the first phase is not equal to the second phase. The frequency control signal is applied to the frequency control input of the oscillator.
제 1 위상을 측정하는 것은 제 1 위상의 측정된 전압을 스케일링하는 것을 포함할 수 있다. 제 2 위상을 측정하는 것은 제 2 위상의 측정된 전압을 스케일링하는 것을 포함할 수 있다. 주파수 제어 신호를 발진기의 주파수 제어 입력부에 인가하는 것은 주파수 제어 신호를 스케일링하는 것을 포함할 수 있다.Measuring the first phase can include scaling the measured voltage of the first phase. Measuring the second phase can include scaling the measured voltage of the second phase. Applying the frequency control signal to the frequency control input of the oscillator may comprise scaling the frequency control signal.
발진기의 주파수 제어 입력부에 주파수 제어 신호를 인가하는 것은 또한 주파수 제어 신호를 설정점 제어 신호와 결합하는 것을 포함할 수 있다.Applying the frequency control signal to the frequency control input of the oscillator may also include combining the frequency control signal with a set point control signal.
제 1 위상이 제 2 위상과 동일하지 않을 경우에 주파수 제어 신호를 생성하는 것은: 제 1 위상이 제 2 위상보다 뒤진다면 주파수 제어 신호는 발진기의 주파수를 감소시키고; 제 1 위상이 제 2 위상보다 앞선다면 주파수 제어 신호는 발진기의 주파수를 증가시키며; 제 1 위상이 제 2 위상과 동등하다면 주파수 제어 신호는 발진기의 주파수를 변화시키지 않는다는 것을 포함할 수 있다. 변환기의 공진은 변환기와 타깃 사이의 거리가 변화함에 따라 변화한다.Generating a frequency control signal when the first phase is not equal to the second phase: if the first phase lags behind the second phase, the frequency control signal reduces the frequency of the oscillator; If the first phase is ahead of the second phase, the frequency control signal increases the frequency of the oscillator; If the first phase is equal to the second phase, the frequency control signal may include not changing the frequency of the oscillator. The resonance of the transducer changes as the distance between the transducer and the target changes.
제 1 위상 및 제 2 위상이 측정되고, RF 입력 신호의 각 사이클에 관하여 주파수 제어 신호가 생성된다. 그 방법은 또한 비례적 제어 신호 및 적분 제어 신호 중 적어도 하나를 주파수 제어 신호에 인가하는 것을 포함할 수 있다. The first and second phases are measured and a frequency control signal is generated for each cycle of the RF input signal. The method may also include applying at least one of the proportional control signal and the integral control signal to the frequency control signal.
또 다른 실시형태는 RF 를 변환기에 제공하는 시스템을 포함한다. 그 시스템은 발진기, RF 생성기, 및 전압 위상 검출기를 포함한다. 발진기는 주파수 제어 입력부 및 RF 신호 출력부를 가진다. RF 생성기는 발진기의 RF 신호 출력부에 커플링된 입력부 및 변환기에 커플링된 RF 생성기의 출력부를 가진다. 전압 위상 검출기는 발진기의 RF 신호 출력부에 커플링된 제 1 위상 입력부, RF 생성기의 출력부에 커플링된 제 2 위상 입력부, 및 발진기의 주파수 제어 전압 입력부에 커플링된 주파수 제어 신호 출력부를 포함한다.Another embodiment includes a system for providing RF to a converter. The system includes an oscillator, an RF generator, and a voltage phase detector. The oscillator has a frequency control input and an RF signal output. The RF generator has an input coupled to the RF signal output of the oscillator and an output of the RF generator coupled to the transducer. The voltage phase detector includes a first phase input coupled to the RF signal output of the oscillator, a second phase input coupled to the output of the RF generator, and a frequency control signal output coupled to the frequency control voltage input of the oscillator do.
제 1 위상 입력은 스케일링 디바이스를 통해 발진기의 RF 신호 출력부에 커플링될 수 있다. 제 2 위상 입력은 스케일링 디바이스를 통해 RF 생성기의 출력부에 커플링될 수 있다.The first phase input may be coupled to the RF signal output of the oscillator via a scaling device. The second phase input can be coupled to the output of the RF generator via the scaling device.
주파수 제어 신호 출력부는 제어 증폭기를 통해 발진기의 주파수 제어 입력부에 커플링될 수 있다. 제어 증폭기는, 주파수 제어 신호 출력부에 커플링된 제 1 입력부, 설정점 제어 신호에 커플링되는 제 2 입력부, 및 발진기의 주파수 제어 입력부에 커플링되는 출력부를 포함할 수 있다. RF 생성기는 클래스-E RF 생성기일 수 있다.The frequency control signal output can be coupled to the frequency control input of the oscillator via a control amplifier. The control amplifier may include a first input coupled to the frequency control signal output, a second input coupled to the set point control signal, and an output coupled to the frequency control input of the oscillator. The RF generator may be a Class-E RF generator.
변환기는 변환기로부터의 가변 거리인 타깃을 향할 수 있다. 변환기는 메가소닉 세정 챔버에 포함될 수 있다. 타깃은 반도체 기판일 수 있다. RF 생성기는 약 400 ㎑ 내지 약 2 ㎒ 의 범위에서 동작할 수 있다.The transducer may face a target which is a variable distance from the transducer. The transducer may be included in a megasonic cleaning chamber. The target may be a semiconductor substrate. The RF generator may operate in the range of about 400 Hz to about 2 MHz.
또 다른 실시형태는 전압 제어 발진기 (VCO), 클래스-E RF 생성기, 전압 위상 검출기를 포함하는 변환기 RF 소스를 포함한다. VCO 는 주파수 제어 입력부 및 출력부를 가진다. 클래스-E RF 생성기는 VCO 의 출력부에 커플링된 입력부 및 가변 임피던스를 가지는 변환기에 커플링된 RF 생성기의 출력부를 가진다. 전압 위상 검출기는 VCO 의 출력부에 커플링된 제 1 위상 입력, RF 생성기의 출력부에 커플링된 제 2 위상 입력, 및 제어 증폭기를 통해 VCO 의 주파수 제어 전압 입력부에 커플링된 전압 제어 신호 출력부를 포함한다. 제어 증폭기는 전압 제어 신호 출력부에 커플링된 제 1 입력, 설정점 제어 신호에 커플링된 제 2 입력, 및 VCO 의 주파수 제어 전압 입력부에 커플링된 출력부를 포함한다.Yet another embodiment includes a converter RF source that includes a voltage controlled oscillator (VCO), a Class-E RF generator, and a voltage phase detector. The VCO has a frequency control input and an output. The Class-E RF generator has an input coupled to the output of the VCO and an output of the RF generator coupled to the converter having a variable impedance. The voltage phase detector has a first phase input coupled to the output of the VCO, a second phase input coupled to the output of the RF generator, and a voltage control signal output coupled to the frequency control voltage input of the VCO via a control amplifier. Contains wealth. The control amplifier includes a first input coupled to the voltage control signal output, a second input coupled to the set point control signal, and an output coupled to the frequency control voltage input of the VCO.
일 실시형태는 RF 신호를 f 주파수로 변환기에 인가하는 것을 포함하는 기판 세정 방법을 포함한다. 변환기는 주파수 f 에서 기판을 향해 음향 에너지를 방출하도록 기판을 향해 있다. 기판은 변환기에 상대적으로 이동한다. RF 신호는 음향 에너지의 공진을 유지하기 위해 동적으로 조절된다.One embodiment includes a substrate cleaning method comprising applying an RF signal to a converter at an f frequency. The transducer is directed towards the substrate to emit acoustic energy towards the substrate at frequency f. The substrate moves relative to the transducer. The RF signal is dynamically adjusted to maintain resonance of acoustic energy.
주파수 f 를 동적으로 조절하는 것은 RF 신호의 각 사이클에 대하여 주파수 f 를 자동적으로 조절하는 것을 포함할 수 있다. 기판을 변환기에 상대적으로 이동시키는 것은 기판을 회전시키는 것을 포함할 수 있다.Dynamically adjusting the frequency f may include automatically adjusting the frequency f for each cycle of the RF signal. Moving the substrate relative to the transducer may include rotating the substrate.
기판은 또한 세정 용액에 잠기게 될 수 있다. 세정 용액은 탈 이온화된 수용액일 수 있다. 세정 용액은 하나 이상의 복수의 세정 화학 물질을 포함할 수 있다. 음향 에너지의 공진을 유지하기 위해 RF 신호를 동적으로 조절하는 것은 변환기에 인가된 RF 신호의 일정한 전압을 유지하는 것을 포함할 수 있다.The substrate may also be submerged in the cleaning solution. The cleaning solution may be a deionized aqueous solution. The cleaning solution may include one or more plurality of cleaning chemicals. Dynamically adjusting the RF signal to maintain resonance of the acoustic energy may include maintaining a constant voltage of the RF signal applied to the transducer.
RF 생성기는 RF 신호를 변환기에 인가할 수 있고, 변환기에 인가된 RF 신호의 일정한 전압을 유지하는 것은 RF 신호의 제 1 전압을 측정하는 것, 제 1 전압을 소망하는 설정점 전압과 비교하는 것, 및 RF 생성기에 DC 전력을 공급하는 가변 DC 전원의 출력 전압을 조절하도록 가변 DC 전원에 제어 신호를 입력하는 것을 포함한다. 음향 에너지의 공진을 유지하기 위해 RF 신호를 동적으로 조절하는 것은 변환기에 인가된 RF 신호의 주파수 f 를 동적으로 조절하는 것을 포함할 수 있다.The RF generator can apply an RF signal to the converter, and maintaining a constant voltage of the RF signal applied to the converter is to measure the first voltage of the RF signal, and to compare the first voltage with a desired set point voltage. And inputting a control signal to the variable DC power supply to regulate the output voltage of the variable DC power supply supplying the DC power to the RF generator. Dynamically adjusting the RF signal to maintain resonance of the acoustic energy may include dynamically adjusting the frequency f of the RF signal applied to the transducer.
RF 생성기는 RF 신호를 변환기에 인가할 수 있고, 변환기에 인가된 RF 신호의 주파수 f 를 동적으로 조절하는 것은 RF 생성기에 인가된 공급 전압을 측정하는 것, RF 생성기에 포함되는 출력 증폭기를 통한 피크 전압을 측정하는 것, 피크 전압이 공급 전압의 선택된 비율과 동일하지 않을 경우에 주파수 제어 신호를 생성하는 것, 및 RF 신호를 생성하는 발진기의 주파수 제어 입력부에 주파수 제어 신호를 인가하는 것을 포함할 수 있다.The RF generator can apply an RF signal to the converter, and dynamically adjusting the frequency f of the RF signal applied to the converter measures the supply voltage applied to the RF generator, the peak through the output amplifier included in the RF generator. Measuring the voltage, generating a frequency control signal if the peak voltage is not equal to the selected ratio of the supply voltage, and applying the frequency control signal to the frequency control input of the oscillator generating the RF signal. have.
RF 생성기는 RF 신호를 변환기에 인가할 수 있고, 변환기에 인가된 RF 신호의 주파수 f 를 동적으로 조절하는 것은 RF 입력 신호를 발진기로부터 RF 생성기로 입력하는 것 및 RF 생성기의 RF 신호를 증폭시키는 것을 포함할 수 있다. RF 입력 신호의 입력 전압에 관한 제 1 위상이 측정되고, RF 생성기로부터 출력된 RF 신호의 전압에 관한 제 2 위상이 측정된다. 주파수 제어 신호는 제 1 위상이 제 2 위상과 동일하지 않은 경우에 생성된다. 주파수 제어 신호는 발진기의 주파수 제어 입력부에 인가된다.The RF generator may apply an RF signal to the converter, and dynamically adjusting the frequency f of the RF signal applied to the converter may include inputting an RF input signal from the oscillator into the RF generator and amplifying the RF signal of the RF generator. It may include. The first phase with respect to the input voltage of the RF input signal is measured and the second phase with respect to the voltage of the RF signal output from the RF generator. The frequency control signal is generated when the first phase is not equal to the second phase. The frequency control signal is applied to the frequency control input of the oscillator.
다른 실시형태는 변환기 및 기판을 포함하는 세정 챔버를 포함하는 기판 세정에 관한 시스템을 포함한다. 변환기는 기판을 향해 있다. 가변 거리 d 로 변환기와 기판을 분리시킨다. 시스템은 또한 변환기에 커플링된 출력부 및 조정가능한 RF 생성기의 제어 입력부에 커플링된 피드백 회로를 가지는 동적으로 조정가능한 RF 생성기를 포함한다. 기판은 회전될 수 있다. 기판이 회전함에 따라 거리 d 는 RF 생성기로부터 출력되는 RF 신호의 약 ½ 파장만큼 변할 수 있다.Another embodiment includes a system for substrate cleaning that includes a cleaning chamber that includes a transducer and a substrate. The transducer is towards the substrate. Separate the transducer from the substrate by a variable distance d. The system also includes a dynamically adjustable RF generator having an output coupled to the transducer and a feedback circuit coupled to the control input of the adjustable RF generator. The substrate can be rotated. As the substrate rotates, the distance d can vary by about one-half wavelength of the RF signal output from the RF generator.
동적으로 조정가능한 RF 생성기는 제어 입력부 및 RF 생성기에 커플링된 DC 출력부를 가지는 가변 DC 전원을 포함할 수 있다. 피드백 회로는 설정점 제어 신호에 커플링된 제 1 입력, RF 생성기의 RF 출력부에 커플링된 제 2 입력, 및 조정가능한 RF 생성기의 제어 입력부에 커플링된 제어 신호 출력부를 포함하는 제 1 비교기를 포함할 수 있다. 제어 입력부는 가변 DC 전원에 대한 전압 제어 입력부를 포함한다. The dynamically adjustable RF generator may include a variable DC power supply having a control input and a DC output coupled to the RF generator. The feedback circuit includes a first comparator coupled to a set point control signal, a second input coupled to an RF output of the RF generator, and a first comparator coupled to a control signal output coupled to the control input of the adjustable RF generator. It may include. The control input includes a voltage control input for a variable DC power supply.
동적으로 조정가능한 RF 생성기는 발진기, 발진기의 출력부에 커플링된 출력 증폭기, 및 부하 네트워크를 포함할 수 있다. 발진기는 제어 신호 입력부와 RF 신호 출력부를 갖는다. 부하 네트워크는 출력 증폭기의 출력부와 RF 생성기의 출력부 사이에 커플링된다. 피드백 회로는 피크 전압 검출기, 및 제 2 비교기를 포함할 수 있다. 피크 전압 검출기는 출력 증폭기 양단에 커플링될 수 있다. 제 2 비교기는 가변 DC 전원의 출력부에 커플링된 제 3 입력부, 피크 전압 검출기의 출력부에 커플링된 제 4 입력부, 및 조정가능한 RF 생성기의 제어 입력부에 커플링된 제 2 비교기 출력부를 포함한다. 제어 입력부는 발진기의 제어 신호 입력부를 포함할 수 있다.The dynamically adjustable RF generator may include an oscillator, an output amplifier coupled to the output of the oscillator, and a load network. The oscillator has a control signal input and an RF signal output. The load network is coupled between the output of the output amplifier and the output of the RF generator. The feedback circuit can include a peak voltage detector and a second comparator. The peak voltage detector can be coupled across the output amplifier. The second comparator includes a third input coupled to the output of the variable DC power source, a fourth input coupled to the output of the peak voltage detector, and a second comparator output coupled to the control input of the adjustable RF generator. do. The control input unit may include a control signal input unit of the oscillator.
동적으로 조정가능한 RF 생성기는 발진기 및 발진기의 RF 신호 출력부에 커플링된 RF 생성기 입력부를 포함할 수 있다. 발진기는 주파수 제어 입력부 및 RF 신호 출력부를 갖는다. 피드백 회로는 전압 위상 검출기를 포함할 수 있다. 전압 위상 검출기는 발진기의 RF 신호 출력부에 커플링된 제 1 위상 입력부, RF 생성기의 출력부에 커플링된 제 2 위상 입력부, 및 조정가능한 RF 생성기의 제어 입력부에 커플링된 주파수 제어 신호를 포함할 수 있다. 제어 입력부는 발진기의 주파수 제어 전압 입력부를 포함할 수 있다.The dynamically adjustable RF generator may include an oscillator and an RF generator input coupled to the RF signal output of the oscillator. The oscillator has a frequency control input and an RF signal output. The feedback circuit can include a voltage phase detector. The voltage phase detector includes a first phase input coupled to the RF signal output of the oscillator, a second phase input coupled to the output of the RF generator, and a frequency control signal coupled to the control input of the adjustable RF generator. can do. The control input may include a frequency control voltage input of the oscillator.
동적으로 조정가능한 RF 생성기는 공급 전압원, 제어 신호 입력부 및 RF 신호 출력부를 가지는 발진기, 발진기의 출력부에 커플링된 출력 증폭기, 출력 증폭기의 출력부와 RF 생성기의 출력부 사이에 커플링된 부하 네트워크를 포함할 수 있다. 피드백 회로는 출력 증폭기를 양단에 커플링된 피크 전압 검출기, 및 비교기 회로를 포함할 수 있다. 비교기 회로는 공급 전압원에 커플링된 제 1 입력부, 피크 전압 검출기의 출력부에 커플링된 제 2 입력부, 및 조정가능한 RF 생성기의 제어 입력부에 커플링된 비교기 출력부를 포함할 수 있다. 제어 입력부는 발진기의 제어 신호 입력부를 포함할 수 있다.The dynamically adjustable RF generator includes an oscillator with a supply voltage source, a control signal input and an RF signal output, an output amplifier coupled to the output of the oscillator, a load network coupled between the output of the output amplifier and the output of the RF generator. It may include. The feedback circuit can include a peak voltage detector coupled across the output amplifier, and a comparator circuit. The comparator circuit may include a first input coupled to the supply voltage source, a second input coupled to the output of the peak voltage detector, and a comparator output coupled to the control input of the adjustable RF generator. The control input unit may include a control signal input unit of the oscillator.
동적으로 조정가능한 RF 생성기는 발진기 및 발진기의 RF 신호 출력부에 커플링된 RF 생성기 입력부를 포함할 수 있고, 피드백 회로는 전압 위상 검출기를 포함할 수 있다. 발진기는 주파수 제어 입력부 및 RF 신호 출력부를 갖는다. 전압 위상 검출기는, 발진기의 RF 신호 츨력에 커플링된 제 1 위상 입력부, RF 생성기의 출력부에 커플링된 제 2 위상 입력부, 및 조정가능한 RF 생성기의 제어 입력부에 커플링된 주파수 제어 신호 출력부를 포함한다. 제어 입력부는 발진기의 주파수 제어 전압 입력부를 포함할 수 있다.The dynamically adjustable RF generator may include an oscillator and an RF generator input coupled to the RF signal output of the oscillator, and the feedback circuit may include a voltage phase detector. The oscillator has a frequency control input and an RF signal output. The voltage phase detector includes a first phase input coupled to the RF signal output of the oscillator, a second phase input coupled to the output of the RF generator, and a frequency control signal output coupled to the control input of the adjustable RF generator. Include. The control input may include a frequency control voltage input of the oscillator.
변환기는 두 개 이상의 변환기를 포함할 수 있다. 동적으로 조정가능한 RF 는, 각각 두 개 이상의 변환기 중 하나에 커플링된 개개의 출력부를 가지는 두 개 이상의 동적으로 조정가능한 RF 생성기를 포함할 수 있다. 변환기는 기판의 활성 표면을 향한 제 1 변환기 및 기판의 비-활성 표면을 향한 제 2 변환기를 포함할 수 있다.The transducer may comprise two or more transducers. The dynamically adjustable RF may include two or more dynamically adjustable RF generators, each having individual outputs coupled to one of the two or more transducers. The transducer may comprise a first transducer facing the active surface of the substrate and a second transducer facing the non-active surface of the substrate.
일 실시형태는 변환기의 순간 공진 주파수로 RF 생성기를 동적으로 조정하는 방법을 포함한다. 그 방법은 RF 입력 신호를 발진기로부터 RF 생성기로 제공하는 것 및 RF 생성기에 인가된 공급 전압을 측정하는 것을 포함한다. 피크 전압이 RF 생성기에서 측정된다. 주파수 제어 신호는 피크 전압이 공급 전압의 선택된 비율과 동일하지 않을 경우에 생성된다. 주파수 제어 신호는 발진기의 주파수 제어 입력부에 인가된다.One embodiment includes a method of dynamically adjusting an RF generator to an instantaneous resonant frequency of a transducer. The method includes providing an RF input signal from the oscillator to the RF generator and measuring the supply voltage applied to the RF generator. Peak voltage is measured at the RF generator. The frequency control signal is generated when the peak voltage is not equal to the selected ratio of the supply voltage. The frequency control signal is applied to the frequency control input of the oscillator.
피크 전압을 측정하는 것은 RF 입력 신호의 각 사이클의 피크 전압을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 피크 전압을 측정하는 것은 RF 생성기에 포함되는 출력 증폭기 양단을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 출력 증폭기는 CMOS 장치일 수 있고, 피크 전압은 드레인으로부터 출력 증폭기의 소스까지의 전압과 동일하다. RF 생성기에 인가된 공급 전압을 측정하는 것은 측정된 공급 전압을 스케일링하는 것을 포함할 수 있다. 피크 전압을 측정하는 것은 측정된 피크 전압을 스케일링하는 것을 또한 포함할 수 있다.Measuring the peak voltage can include measuring the peak voltage of each cycle of the RF input signal. Measuring the peak voltage may include measuring across the output amplifier included in the RF generator. The output amplifier can be a CMOS device, the peak voltage being equal to the voltage from the drain to the source of the output amplifier. Measuring the supply voltage applied to the RF generator may include scaling the measured supply voltage. Measuring the peak voltage may also include scaling the measured peak voltage.
피크 전압 대 공급 전압의 선택된 비율은 약 3 대 1 과 약 6 대 1 사이의 범위와 동일할 수 있다. 보다 상세하게는, 피크 전압 대 공급 전압의 선택된 비율은 약 4 대 1 또는 약 3.6 대 1 과 동일할 수 있다. 그 방법은 또한 주파수 제어 신호에 적어도 하나의 비례적 제어 신호 및 적분 제어 신호를 인가하는 것을 포함할 수 있다. 그 방법은 또한 RF 생성기로부터 출력되는 증폭된 RF 신호를 변환기에 인가하는 것을 포함할 수 있고, 변환기는 타깃을 향하며, 변환기와 타깃 사이의 거리는 가변 거리이다.The selected ratio of peak voltage to supply voltage may be equal to a range between about 3 to 1 and about 6 to 1. More specifically, the selected ratio of peak voltage to supply voltage may be equal to about 4 to 1 or about 3.6 to 1. The method may also include applying at least one proportional control signal and an integral control signal to the frequency control signal. The method may also include applying an amplified RF signal output from the RF generator to the converter, the converter facing the target, and the distance between the converter and the target is a variable distance.
또 다른 실시형태는 공급 전압원, 발진기, 출력 증폭기, 부하 네트워크, 피크 전압 검출기, 및 비교기 회로를 포함하는 RF 를 생성하는 시스템을 포함한다. 발진기는 제어 신호 입력부 및 RF 신호 출력부를 갖는다. 출력 증폭기는 발진기의 출력부에 커플링된다. 부하 네트워크는 출력 증폭기의 출력부와 RF 생성기의 출력부 사이에 커플링된다. 피크 전압 검출기는 출력 증폭기 양단에 커플링된다. 비교기 회로는 공급 전압원에 커플링된 제 1 입력부, 피크 전압 검출기의 출력부에 커플링된 제 2 입력부, 및 발진기의 제어 신호 입력부에 커플링된 비교기 출력부를 포함한다. RF 생성기의 출력부는 또한 변환기에 커플링될 수 있다.Yet another embodiment includes a system for generating RF that includes a supply voltage source, an oscillator, an output amplifier, a load network, a peak voltage detector, and a comparator circuit. The oscillator has a control signal input and an RF signal output. The output amplifier is coupled to the output of the oscillator. The load network is coupled between the output of the output amplifier and the output of the RF generator. The peak voltage detector is coupled across the output amplifier. The comparator circuit includes a first input coupled to the supply voltage source, a second input coupled to the output of the peak voltage detector, and a comparator output coupled to the control signal input of the oscillator. The output of the RF generator can also be coupled to the transducer.
제어 신호는, 공급 전압이 피크 전압 검출기에 의한 피크 전압 출력의 선택된 비율과 동일하지 않을 경우에 비교기 출력으로부터 출력될 수 있다. 피크 전압 검출기는 제 2 커패시터와 직렬로 커플링된 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터와 병렬로 커플링된 다이오드를 포함할 수 있다. 비교기의 제 1 입력부는 제 1 스케일링 디바이스를 통해 공급 전압원에 커플링된다. 피크 전압 검출기는 제 2 스케일링 디바이스를 포함할 수 있다. 비교기는 연산 증폭기 (op-amp) 를 포함할 수 있다. 발진기는 약 400 ㎑ 내지 약 2 ㎒ 의 영역에서 동작할 수 있다.The control signal can be output from the comparator output when the supply voltage is not equal to the selected ratio of peak voltage output by the peak voltage detector. The peak voltage detector may include a first capacitor coupled in series with the second capacitor and a diode coupled in parallel with the second capacitor. The first input of the comparator is coupled to the supply voltage source via the first scaling device. The peak voltage detector can include a second scaling device. The comparator may comprise an op-amp. The oscillator may operate in the region of about 400 Hz to about 2 MHz.
또 다른 실시형태는 공급 전압원, 제어 전압 입력부 및 출력부를 가지는 전압 제어 발진기 (VCO), VCO 의 출력부에 커플링된 출력 증폭기를 포함하는 RF 생성기 시스템을 포함한다. 출력 증폭기의 출력부와 RF 생성기의 출력부 사이에 커플링된 클래스-E 부하 네트워크가 또한 포함된다. 피크 전압 검출기는 출력 증폭기 양단에 커플링된다. 공급 전압원에 커플링된 제 1 입력부, 피크 전압 검출기의 출력부에 커플링된 제 2 입력부, VCO 제어 전압 입력부에 커플링된 비교기 출력부, 제어 전압을 포함하는 비교기 회로는, 공급 전압이 피크 전압 검출기에 의한 피크 전압 출력에 대해 약 3.6 대 1 의 비율과 같지 않을 경우에 비교기 출력부로부터 출력된다. 변환기는 RF 생성기의 출력부에 커플링된다.Yet another embodiment includes an RF generator system including a voltage controlled oscillator (VCO) having a supply voltage source, a control voltage input and an output, and an output amplifier coupled to the output of the VCO. Also included is a Class-E load network coupled between the output of the output amplifier and the output of the RF generator. The peak voltage detector is coupled across the output amplifier. A comparator circuit comprising a first input coupled to a supply voltage source, a second input coupled to an output of a peak voltage detector, a comparator output coupled to a VCO control voltage input, and a control voltage, wherein the supply voltage is peak voltage. It is output from the comparator output when it is not equal to the ratio of about 3.6 to 1 to the peak voltage output by the detector. The converter is coupled to the output of the RF generator.
일 실시형태는 변환기로의 일정 입력 전압을 유지하는 방법을 포함한다. 그 방법은 RF 신호를 RF 생성기로부터 변환기에 인가하는 것, RF 신호의 제 1 전압을 측정하는 것, 제 1 전압과 소망하는 설정점 전압을 비교하는 것, 및 RF 생성기에 DC 전력을 공급하는 가변 DC 전원의 출력 전압을 조절하기 위해 제어 신호를 가변 DC 전원에 입력하는 것을 포함한다. 제 1 전압을 측정하는 것은 측정된 제 1 전압을 스케일링하는 것을 포함할 수 있다.One embodiment includes a method of maintaining a constant input voltage to a converter. The method includes applying an RF signal from an RF generator to a converter, measuring a first voltage of the RF signal, comparing the first voltage with a desired setpoint voltage, and supplying DC power to the RF generator. Inputting a control signal to the variable DC power supply to regulate the output voltage of the DC power supply. Measuring the first voltage can include scaling the measured first voltage.
제 1 전압은 변환기의 임피던스의 함수이다. 변환기의 임피던스는 변환기와 타깃 사이의 거리가 변함에 따라 변할 수 있다.The first voltage is a function of the impedance of the transducer. The impedance of the transducer can change as the distance between the transducer and the target changes.
제 1 전압과 소망하는 설정점 전압을 비교하는 것은 제어 신호를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 제어 신호는 제 1 전압과 소망하는 설정점 전압간의 차이와 대략 동일하다.Comparing the first voltage with the desired set point voltage can include determining a control signal. The control signal is approximately equal to the difference between the first voltage and the desired set point voltage.
가변 DC 전원의 출력 전압을 조절하는 것은 비례적 제어 및 적분 제어 중 적어도 하나를 제어 신호에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 그 방법은 또한 변환기를가 타깃을 향하게 하는 것을 포함할 수 있고, 변환기와 타깃간의 거리는 가변 거리이다.Adjusting the output voltage of the variable DC power supply may include applying at least one of proportional control and integral control to the control signal. The method may also include directing the transducer towards the target, wherein the distance between the transducer and the target is a variable distance.
다른 실시형태는 RF 생성기, 가변 DC 전원, 및 비교기를 포함하는 RF 생성 시스템을 포함한다. RF 생성기는 변환기의 입력부에 커플링된 RF 출력부를 갖는다. 가변 DC 전원은 제어 입력부 및 RF 생성기에 커플링된 DC 출력부를 갖는다. 비교기는 설정점 제어 신호에 커플링된 제 1 입력부, RF 생성기의 RF 출력부에 커플링된 제 2 입력부, 및 가변 DC 전원 상에서 전압 제어 입력부에 커플링된 제어 신호 출력부를 포함한다.Another embodiment includes an RF generation system that includes an RF generator, a variable DC power supply, and a comparator. The RF generator has an RF output coupled to the input of the converter. The variable DC power supply has a control input and a DC output coupled to the RF generator. The comparator includes a first input coupled to the set point control signal, a second input coupled to the RF output of the RF generator, and a control signal output coupled to the voltage control input on a variable DC power supply.
제 2 입력부는 전압 스케일링 디바이스에 의해 RF 생성기의 RF 출력부에 커플링된다. 비교기는 또한 비례적 제어 입력부 및 적분 제어 입력부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. RF 생성기는 클래스-E RF 생성기일 수 있다. RF 신호의 전압은 변환기의 임피던스에 관한 함수이다. 변환기의 임피던스는 변환기와 변환기 타깃 사이의 거리가 변함에 따라 변한다.The second input is coupled to the RF output of the RF generator by a voltage scaling device. The comparator may also include at least one of a proportional control input and an integral control input. The RF generator may be a Class-E RF generator. The voltage of the RF signal is a function of the impedance of the transducer. The impedance of the transducer changes as the distance between the transducer and the transducer target changes.
변환기는 메가소닉 세정 챔버에 포함될 수 있다. 변환기 타깃은 반도체 기판일 수 있다. 비교기는 연산 증폭기일 수 있다. The transducer may be included in a megasonic cleaning chamber. The converter target may be a semiconductor substrate. The comparator may be an operational amplifier.
다른 실시형태는 클래스-E RF 생성기, 가변 DC 전원, 및 비교기를 포함하는 변환기 RF 소스를 포함한다. 클래스-E RF 생성기는 메가소닉 세정 챔버에서 메가소닉 변환기의 입력부에 커플링된 RF 출력부를 갖는다. 가변 DC 전원은 제어 입력부 및 RF 생성기에 커플링된 DC 출력부를 갖는다. 비교기는, 설정점 전압원에 커플링된 제 1 입력부, 및 RF 생성기의 RF 출력부에 커플링된 제 2 입력부, 및 가변 DC 전원 상에서 전압 제어 입력부에 커플링된 제어 신호 출력부를 포함한다.Another embodiment includes a converter RF source that includes a Class-E RF generator, a variable DC power supply, and a comparator. The Class-E RF generator has an RF output coupled to the input of the megasonic transducer in the megasonic cleaning chamber. The variable DC power supply has a control input and a DC output coupled to the RF generator. The comparator includes a first input coupled to the set point voltage source, a second input coupled to the RF output of the RF generator, and a control signal output coupled to the voltage control input on a variable DC power source.
본 발명은, 세정될 기판의 손상 없이 더 높은 전력의 음향에너지가 이용될 수 있기 때문에 상당히 감소된 세정 프로세싱 시간의 이점을 제공한다 (예를 들어, 음향 에너지 "핫 스팟" 이 생성되지 않음). 본 발명은 그것에 의하여, 기판에 공급되는 과도한 음향 에너지로 인해 손상되는 기판의 수를 감소시킨다. The present invention provides the advantage of a significantly reduced cleaning processing time since higher power acoustic energy can be used without damaging the substrate to be cleaned (eg no acoustic energy "hot spot" is produced). The present invention thereby reduces the number of substrates that are damaged due to excessive acoustic energy supplied to the substrates.
자동-조정 RF 생성기는 또한 상이한 세정 화학작용, 기판의 상이한 위치 등과 같은 프로세스 변화에 대해 자동적으로 조정할 수 있고, 그것에 의하여 더욱 유연하고 강건한 세정 프로세스를 제공한다.The auto-tuning RF generator can also automatically adjust for process changes such as different cleaning chemistries, different positions of the substrate, etc., thereby providing a more flexible and robust cleaning process.
본 발명의 다른 양태 및 이점들은, 본 발명의 원리를 예시의 방식으로 설명하는 이하의 상세한 설명과 첨부되는 도면을 참조하여 명백해질 것이다.Other aspects and advantages of the invention will become apparent with reference to the following detailed description and accompanying drawings, which illustrate, by way of example, the principles of the invention.
도면의 간단한 설명Brief description of the drawings
본 발명은 첨부되는 도면과 연관되어 이하의 상세한 설명에 이해 쉽게 이해될 수 있을 것이고, 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be readily understood in the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like elements.
도 1a 는 일반적인 배치 (batch) 기판 세정 시스템에 관한 도면이다.1A is a diagram of a general batch substrate cleaning system.
도 1b 는 배치 기판 세정 시스템에 관한 평면도이다.1B is a plan view of a batch substrate cleaning system.
도 1c 는 종래기술로, 하나 이상의 변환기를 공급하기 위한 RF 공급에 관한 구성도이다.1C is a prior art, schematic diagram of an RF supply for supplying one or more transducers.
도 1d 는 일반적인 변환기 (18B) 이다.1D is a
도 1e 는 변환기를 통한 에너지 분포에 관한 그래프이다.1E is a graph of the energy distribution through the transducer.
도 2a 및 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 동적, 단일 기판 세정 시스템을 나타낸다.2A and 2B illustrate a dynamic, single substrate cleaning system, in accordance with one embodiment of the present invention.
도 2c 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 위의 도 2a 및 2b 에서 설명된 바와 같이, 메가소닉 세정 시스템에서 사용되는 자동-조정 RF 생성기 시스템의 동작 방법에 관한 흐름도이다.FIG. 2C is a flow diagram of a method of operation of an auto-tuning RF generator system used in a megasonic cleaning system, as described in FIGS. 2A and 2B above, in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기 시스템에 관한 블록도이다.3 is a block diagram of an auto-tuning RF generator system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, RF 생성기가 RF 신호를 변환기에 공급하는 동안의 자동-조정 RF 생성기 시스템의 동작 방법에 관한 흐름도이다.4 is a flow diagram of a method of operating an auto-tuning RF generator system while an RF generator is supplying an RF signal to a converter, in accordance with an embodiment of the present invention.
도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 피크 Vds 검출기에 관한 구성도이다.5A is a block diagram of a peak V ds detector according to an embodiment of the present invention.
도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 피크 전압 검출기에 의해 검출되는 피크 전압 (Vds) 의 파형 그래프이다.5B is a waveform graph of peak voltage (V ds ) detected by a peak voltage detector, in accordance with an embodiment of the invention.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기 시스템에 관한 블록도이다.6 is a block diagram of an auto-tuning RF generator system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기 시스템의 동작 방법에 관한 흐름도이다.7 is a flowchart of a method of operation of an auto-tuning RF generator system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 8a-8c 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 위상 P1 과 위상 P2 사이의 관계에 관한 세 가지 예시의 그래프를 나타낸다.8A-8C show three exemplary graphs relating to the relationship between phase P1 and phase P2 in accordance with one embodiment of the present invention.
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기 시스템에 관한 블록도이다.9 is a block diagram of an auto-tuning RF generator system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기 시스템의 동작 방법에 관한 흐름도이다10 is a flowchart of a method of operation of an auto-tuning RF generator system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 11 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 메가소닉 모듈에 관한 도이다.11 is a diagram of a megasonic module according to an embodiment of the present invention.
도 12 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 변환기를 통한 에너지 분포에 관한 그래프이다.12 is a graph of energy distribution through a transducer in accordance with an embodiment of the present invention.
예시적인 실시형태에 대한 상세한 설명Detailed Description of Exemplary Embodiments
변환기에 인가되는 RF 신호를 자동적으로 그리고 동적으로 조절하는 수 개의 예시적인 실시형태가 이제 설명될 것이다. 본 발명이 여기서 개시되는 특정한 세부사항의 일부 또는 전부 없이 실행될 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.Several exemplary embodiments for automatically and dynamically adjusting the RF signal applied to the transducer will now be described. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without some or all of the specific details disclosed herein.
전술한 바와 같이, 기판에 대한 손상 가능성을 감소시키는 동안, 세정 효과, 기판 세정 시스템의 효율 및 처리율을 증진시키는 것이 매우 중요하다. 이러한 요구조건들은 계속적으로 줄어드는 디바이스 크기 및 많은 세정 시스템들이 단일 기판 세정 시스템으로 발전된다는 사실에 의해 악화된다.As mentioned above, while reducing the possibility of damage to the substrate, it is very important to enhance the cleaning effect, the efficiency and throughput of the substrate cleaning system. These requirements are exacerbated by the ever decreasing device size and the fact that many cleaning systems are being developed into single substrate cleaning systems.
도 2a 및 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 동적, 단일 기판 세정 시스템 (200) 을 나타낸다. 도 2a 는 동적, 단일 기판 세정 시스템 (200) 의 측면도를 나타낸다. 도 2b 는 동적, 단일 기판 세정 시스템 (200) 의 평면도를 나타낸다. 기판 (202) 은 세정 챔버 (206) 내에 포함되는 세정 용액 (204) 에 담가진다. 세정 용액 (204) 은 탈이온화된 수용액 (DI 수용액) 또는 당해 기술분야에서 잘 알려진 다른 세정 화학물질, 및 그들의 조합일 수 있다.2A and 2B illustrate a dynamic, single
기판 (202) 은 실질적으로 원형이고, 세정 프로세스가 기판 (202) 에 적용됨에 따라 기판 (202) 이 (예를 들어, 방향 (209A) 으로) 회전할 수 있도록 3 개 이상의 에지 롤러 (208A, 208B, 208C) (또는 유사한 가장자리 지지 장치) 에 의해 지지된다. 3 개의 에지 롤러 (208A, 208B, 208C) 중 하나 이상이 기판 (202) 을 방향 (209A) 으로 회전시키도록 (예를 들어, 방향 (209B) 으로) 구동될 수 있다. 기판 (202) 은 약 500 RPM 까지의 레이트로 회전될 수 있다.The
변환기 (210) 는 또한 세정 챔버 (206) 의 일부로서 포함된다. 변환기 (210) 는 RF 신호 (220) 를 세정 용액 (204) 으로 방출되는 음향 에너지 (214) 로 변환할 수 있는 수정과 같은 압전 디바이스일 수 있다. 변환기 (210) 는 압전 세라믹, 리드 지르코늄 티탄산염, 압전 석영, 인산 갈륨과 같은 압전 물질로 구성될 수 있고, 여기서 압전 물질은 세라믹, 실리콘 탄화물, 스테인리스 금속 또는 알루미늄, 또는 석영과 같은 공진기 (resonator) 에 결합된다.The
도 2b 에서 나타내고 있는 바와 같이, 변환기 (210) 는 기판 (202) 보다 상당히 작다. 더 작은 변환기가 보다 값싸게 제조될 수 있고, 더 작은 변환기 (210) 로부터 방출되는 방출 에너지 (214) 가 영향을 미치는 기판 (202) 의 더 좁은 영역에 대해 개선된 제어를 또한 제공할 수 있다. 기판 (202) 의 활성 표면 (218; 즉, 그 위에 활성 디바이스를 가지는 표면) 은 일반적으로 변환기 (210) 와 대면한다. 그러나, 몇몇 실시형태에서, 활성 표면 (218) 은 변환기 (210) 와 반대되는 기판 (202) 의 측면 상에 있을 수 있다.As shown in FIG. 2B, the
3 개의 에지 롤러 (208A, 208B, 208C) 는, 기판 (202) 이 변환기 (210) 를 지나서 회전함에 따라 변환기 (210) 로부터 기판 (202) 을 대략 고정 거리 d1 만큼 유지한다. 거리 d1 은 단지 수 밀리미터에서부터 약 100 ㎜ 이상에 이르기까지의 범위내에 있을 수 있다. 거리 d1 은 변환기 (210) 의 임피던스와 매칭되는 거리로서 선택된다. 일 실시형태에서, 거리 d1 은 방출 에너지 (214) 의 주파수에 관한 공진 거리로서 선택된다. 다른 방법으로, 방출 에너지 (214) 의 주파수는 거리 d1 이 공진 거리가 되도록 선택될 수 있다. 양 실시형태에서, 공진에서, 최소 반사 에너지 (216) 는 기판 (202) 후면으로부터 변환기 (210) 를 향하여 반사된다. 전술한 바와 같이, 반사 에너지 (216) 는 RF 신호 (220) 의 전력 효율을 감소시킬 수 있는 방출 에너지 (214) 와 간섭할 수 있고, 기판 (210) 에 대해 감소된 세정 효율 (예를 들어, 간섭 패턴) 을 야기할 수 있다.The three
그러나, 기판 (202) 은 다소 "흔들릴" 수 있어서, 기판 (202) 과 변환기 (210) 사이의 거리는 기판 (202) 이 변환기 (210) 를 지나서 회전함에 따라 제 1 거리 d1 과 제 2 거리 d2 사이에서 변할 수 있다. 제 1 거리 d1 과 제 2 거리 d2 간의 차이는 약 0.5 ㎜ (0.020 인치) 이거나 또는 심지어 그보다 클 수 있다. 개선된 에지 롤러 (208A, 208B, 208C) 및 다른 유사한 기술들이 변환기 (210) 로부터 기판 (202) 을 보다 일정한 거리 d1 로 유지할 수 있는 반면, 개선된 가장자리 롤러는 확실한 일정 거리 d1 을 보증할 수 없고, 그에 따라 거리 d1 에서의 변화는 여전히 발생한다. 또한, 기판 (202) 과 변환기 (210) 사이의 거리는 다른 이유 (예를 들어, 에지 롤러 (208A, 208B, 208C) 등의 내에서 기판 (202) 의 배치) 로 인해서도 변할 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 설명될 바와 같이, 기판 (202) 과 변환기 (210) 사이의 거리 변화는 세정 시스템 (200) 의 성능 및 효율에 심각한 영향을 줄 수 있다.However, the
변환기 (210) 는 RF 생성기 (212) 에 커플링된다. 도 2c 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 전술한 도 2a 및 2b 에서 나타내고 있는 바와 같이, 메가소닉 세정 시스템 (200) 에서 이용되는 자동-조정 RF 생성기 시스템의 동작 방법 (250) 에 관한 흐름도이다. 동작 (255) 에서, RF 생성기는 변환기 (210) 에 RF 신호 (220) 를 공급한다. RF 신호 (220) 는 약 400 ㎑ 내지 약 2 ㎒ 사이의 주파수를 가질 수 있지만, 일반적으로는 약 700 ㎑ 내지 약 1 ㎒ 의 사이에 있다. 변환기 (210) 로부터 방출되는 고주파 음향 에너지 (214) 의 파장은 세정 용액 (204) 에서 약 1.5 ㎜ (0.060 인치) 의 길이이다.The
동작 (260) 에서, 타깃 (예를 들어 기판 (202)) 으로의 거리는 타깃이 변환기 (210) 에 상대적으로 이동함에 따라 변한다. 거리 d1 이 변하는 경우 (즉, 변환기 (210) 의 임피던스가 매칭되지 않는 경우) 에 방출 에너지 (214) 가 항상 공진에 있지는 않기 때문에, 거리 d1 이 변함에 따라 반사 에너지 (216) 의 양도 또한 변한다. 동작 (270) 에서, 거리 d1 이 변함에 따라 어떤 임피던스 디스매칭이라도 정정하기 위해 RF 신호 (220) 가 계속 조정되도록, RF 생성기 (212) 가 자동적으로 그리고 동적으로 조정된다.In
방출 에너지 (214) 의 파장이 약 1.5 ㎜ (0.060 인치) 이기 때문에, 단지 0.50 ㎜ (0.020 인치) 의 이동으로도, 예를 들어, 50 % 만큼의 전압 변화 및 약 25 % 와 100 % 사이의 전력 변화를 야기하는 상당한 임피던스 변화를 초래할 수 있다. d1 변화를 보상하기 위한 자동-조정 RF 생성기 없이, 방출 에너지 (214) 의 피크 에너지 레벨은, 피크 방출 에너지 (214) 가 기판 (202) 을 손상시키는 것을 방지하도록 기판 (202) 의 에너지 흡수 능력 (에너지 임계치) 을 초과하지 않는 충분히 낮은 값까지 감소되어야 한다.Since the wavelength of the
자동-조정 RF 생성기 (212) 는 다양한 방법을 통하여 거리 d1 에서의 변화를 보상하기 위해 자동적으로 조정될 수 있다. 일 실시형태에서, RF 생성기 (212) 를 RF 신호 (220) 의 임피던스 최적화된 주파수로 유지하도록 피크 전압이 검출된다. 다른 실시형태에서, RF 신호 (220) 의 임피던스 최적화된 주파수를 생성하도록 전압의 위상이 유지된다. 또 다른 실시형태에서, 전원은 RF 신호 (220) 를 임피던스 최적화하도록 조절될 수 있다. 다양한 실시형태가 단일 자동-조정 RF 생성기 시스템 내에서의 결합으로 또한 이용될 수 있다.The auto-tuning
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기 시스템 (300) 에 관한 블록도이다. 자동-조정 RF 생성기 (302) 는 전압 제어 발진기 (306;VCO) 로부터 출력되는 VCO RF 신호 (310) 의 주파수를 조절하도록 VCO (306) 에 피드백 제어 신호를 공급한다. VCO (306) 는 또한 RF 생성기 (302) 의 일부로서 포함될 수 있다. DC 전원 (312) 이 포함되고, RF 생성기 (302) 에서 VCO RF 신호 (310) 의 증폭을 위해 DC 전력을 제공한다. 자동-조정 RF 생성기 (302) 는 RF 생성기 (302) 의 입력 부분에서 인덕터 (314) 를 포함한다. VCO RF 신호 (310) 를 증폭시키는 하나 이상의 증폭기 (320) 가 RF 생성기 (302) 에 또한 포함된다.3 is a block diagram of an auto-tuning
일 실시형태에서, 증폭기 (320) 는 CMOS 이고, VCO RF 신호 (310) 는 게이트 G 에 인가된다. 드레인 D 는 DC 바이어스 레일 (322) 에 커플링되고, 소스 (S) 는 그라운드 포텐셜 레일 (324) 에 커플링된다. 소스 (피크 Vds) 검출기 (326) 에 대한 피크 전압 드레인은, 피크 전압 드레인을 증폭기 (320) 의 소스로 캡쳐하도록 드레인 D 및 증폭기 (320) 의 소스 S 단자 양단에 커플링된다.In one embodiment,
증폭기 (320) 의 출력부는 클래스-E 부하 네트워크 (330) 의 입력부에 커플링된다. 클래스-E 부하 네트워크 (330) 는 RF 소스 (즉, RF 생성기 (302)) 와 RF 부하 (즉, 변환기 (332)) 사이에서 큰 스케일의 임피던스 매칭 기능을 수행하는 당해 기술분야에서 잘 알려진 일반적인 디바이스이다. 클래스-E 부하 네트워크 (330) 는 일반적으로 LC 네트워크를 포함한다. 클래스-E 부하 네트워크 (330) 의 출력부는 변환기 (332) 의 입력부에 커플링된다.The output of the
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, RF 생성기 (302) 가 변환기 (332) 에 RF 신호 (220) 를 공급하는 동안에, 자동-조정 RF 생성기 시스템 (300) 의 동작 방법 (400) 에 관한 흐름도이다. 동작 (405) 에서, DC 공급 전압은 비교기 디바이스 (340) 에 의해 측정되거나 또는 검출된다. DC 전원 (312) 으로부터 비교기 디바이스 (340) 에 커플링되는 각 전압의 크기를 비교기 디바이스 (340) 에 의해 사용가능한 레벨까지 스케일링 또는 감소시키기 위해 분압기 (voltage divider) 네트워크 (342) 가 또한 포함될 수 있다. 제어 신호에서의 변화 비율 및 양이 선택될 수 있도록 하기 위해, 비례적, 미분적 및 적분 제어가 비교기 디바이스 (340) 에 포함될 수 있다.4 relates to a
동작 (410) 에서, 피크 Vds 는 피크 Vds 검출기 (326) 에 의해 검출되고 비교기 디바이스 (340) 의 제 2 입력부에 인가된다. 피크 Vds 검출기 (326) 는, 피크 Vds 검출기 (326) 로부터 비교기 디바이스 (340) 에 커플링되는 전압의 크기를 비교기 디바이스 (340) 에 의해 사용가능한 레벨까지 스케일링 또는 감소시키기 위해 회로도를 또한 포함할 수 있다.In
예로써, DC 전원 (312) 은 200 VDC 를 출력할 수도 있고, 비교기 디바이스 (340) 는 5 VDC 신호를 비교할 수 있어서, 그에 따라 분압기 네트워크 (342) 는 200 VDC 의 DC 전원 전압을, 비교기 디바이스 (340) 에서 200 VDC 를 나타내는 5 VDC 의 전압으로 스케일링할 수 있다. 유사하게, 피크 Vds 검출기 (326) 는, 비교기 디바이스 (340) 에 인가되는 실제 피크 Vds 전압이 약 5 VDC 가 되도록 하기 위해, 분압기 네트워크와 같은 스케일링 디바이스를 또한 포함할 수 있다. By way of example,
동작 (415) 에서, 컴퓨터 장치 (340) 는 피크 Vds 와 DC 전원 (312) 으로부터의 DC 공급 전압을 비교한다. 만약 DC 공급 전압이 소망하는 비율의 피크 Vds 라면, 비교기 디바이스로부터 정정 신호가 출력되지 않고, 동작 방법이 상술한 동작 (405) 에서 계속된다.In
다른 방법으로, 만약 DC 공급 전압이 소망하는 비율의 피크 Vds 가 아니라면, 동작 방법이 동작 (420) 에서 계속된다. 동작 (420) 에서, 대응되는 정정 신호가 VCO 출력 신호 (310) 의 주파수를 조절하기 위해 비교기 디바이스 (340) 로부터 VCO (306) 로 출력되고, 동작 방법이 상술한 동작 (405) 에서 계속된다. 정정 신호는 VCO RF 신호 (310) 의 주파수를 필요에 따라 더 높은 또는 더 낮은 주파수로 조절할 수 있다.Alternatively, if the DC supply voltage is not the desired rate of peak V ds , then the method of operation continues at
피크 Vds 에 대한 DC 공급 전압의 소망하는 비율은, RF 생성기 (302) 와 변환기 (332) 에서의 다양한 구성요소의 특정한 값, 및 전술한 도 2 의 기판 세정 시스템과 같은 RF 생성기 (302) 및 변환기 (332) 를 포함할 수도 있는 시스템에 의존한다. 일 실시형태에서, 소망하는 비율은 약 3:1 내지 약 6:1 의 범위 내에 있고, 여기서 피크 Vds 는 DC 공급 전압보다 더 큰 전압이다. 일 실시형태에서, 소망하는 비율은 약 4:1 이고, 보다 상세하게는 약 3.6:1 이며, 여기서 피크 Vds 는 DC 공급 전압의 약 3.6 배와 대략 동일하다.The desired ratio of the DC supply voltage to the peak V ds depends on the specific values of the various components in the
도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 피크 Vds 검출기 (326) 에 관한 구성도이다. 직렬로 커플링된 커패시터 (502, 504) 는 증폭기 (320) 의 드레인 D 및 소스 S 양단에 커플링된다. 다이오드 (506) 는 커패시터 (504) 와 병렬로 커플링된다. 동작에 있어서, 커패시터 (502) 는 증폭된 RF 신호의 각 사이클에 대한 피크 Vds 를 커패시터 (504) 에 커플링한다. 커패시터 (504) 는 증폭기 (320) 로부터 출력되는 증폭된 RF 신호의 각 사이클에 대하여 피크 Vds 를 저장한다. 다이오드 (506) 는 피크 Vds 를 캡쳐링하고, 피크 Vds 단자를 통해 피크 Vds 를 비교기 디바이스 (340) 에 커플링한다. 5A is a block diagram of a peak V ds detector 326 according to one embodiment of the present invention.
도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 피크 전압 검출기 (326) 에 의해 검출되는 피크 전압 (Vds) 의 파형에 관한 그래프 (550) 이다. 증폭기 디바이스 (320) 가 동작하는 경우, 증폭기 (320) 를 통한 전압 강하가 거의 없기 때문에, 피크 전압 검출기 (326) 는 많은 전압을 검출하지 않는다. 증폭기가 동작을 정지하는 경우, RF 생성기 (302) 및 부하 네트워크 (330) 의 인덕터와 커패시터에 저장된 전류가 방전되고, 피크 전압 검출기 (326) 에 의해 검출되는 바와 같이 전압 파형 (552, 554, 556) 의 결과를 낳는다. 증폭기 (320) 는 증폭기 (320) 를 통한 전압 (Vds) 이 0 까지 하락함에 따라, 증폭기 (320) 가 조정된 증폭 회로를 생성하기 위해 동작하기 시작하도록 설계된다. 조정된 증폭 회로는 변환기 (332) 의 공진에 있어서의 어떠한 변화 (예를 들어, 변환기 (332) 와 관련되는 기판 (202) 의 어떠한 이동) 에 의해서도 영향을 받고, 그것은 부하 네트워크 (330) 를 통해 반사되어 검출된 파형 (552, 554, 556) 을 변화시킨다. 공진의 경우에 있어서, 증폭기 (320) 는 잘 조정된 클래스-E 증폭기로서 동작하고, 파형 (554) 이 발생한다. 공진을 벗어나는 경우, 변환기 (332) 는 추가되는 용량성 또는 유도성 리액턴스를 야기하는 용량성 또는 유도성 리액턴스의 어느 하나를 가질 수 있고, 그것은 클래스-E 부하 네트워크 (330) 를 역조율한다 (detune). 역조율되는 클래스-E 부하 네트워크 (330) 는, 너무 높은 피크 전압 V1 또는 너무 낮은 피크 전압 V3 의 어느 하나를 가지는, 파형 (552 또는 556) 의 어느 하나를 야기한다.5B is a
실험 및 계산을 통해서, 피크 전압 (Vds) 이 변환기 (332) 의 공진에 관한 함수임을 알아냈고, 인가되는 DC 바이어스 전압과 비교되는 피크 Vds 는 RF 생성기 회로 (302) 의 구성요소에 관한 함수인 공진 비율을 가진다. 예를 들어, 일반적인 RF 생성기에서, DC 전원으로부터의 DC 바이어스 전압과 비교해서 피크 전압의 비율은 약 4:1 이고, 다시 말하면, DC 전원 (312) 으로부터의 바이어스 전압의 약 4 배인 피크 Vds 는 변환기 (332) 가 공진에 있다는 것을 지시한다.Through experiments and calculations, it has been found that the peak voltage V ds is a function of the resonance of the
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기 시스템 (600) 에 관한 블록도이다. VCO (306) 로부터 출력되는 RF 신호 (310) 의 전압에 관한 위상 P1 은 변환기 (332) 로 입력되는 전압의 위상 P2 와 비교된다. 만약 전압 위상 P1 및 P2 가 매칭되지 않는다면, 정정 신호가 VCO (306) 의 주파수 제어 입력부에 인가된다. RF 생성기 시스템 (600) 은 RF 생성기 (602) 를 포함한다. RF 생성기 (602) 는 당해 기술분야에서 알려진 임의의 유형의 RF 생성기일 수 있다. 위상 검출기 (604) 는 두 개의 입력부 (606, 608) 를 포함한다. 제 1 및 제 2 입력부 (606, 608) 는 위상 검출기 (604) 에 의해 사용가능한 레벨까지 검출된 신호 (예를 들어, 위상 P1 및 위상 P2) 를 스케일링할 수 있는 각각의 스케일링 회로 (610, 612) (예를 들어, 분압기 네트워크) 를 또한 포함할 수 있다. 위상 검출기 (604) 는 각각의 입력 전압 신호의 위상을 비교하고 검출할 수 있는, 당해 기술분야에서 알려진 임의의 유형의 위상 검출기일 수 있다. 종래의 위상 검출기는 출력 RF 신호 (220) 의 전압과 전류의 위상을 비교하였다. 테스팅은 전압 위상 P1 및 P2 를 비교하는 것이 보다 간단하고 쉽게 완성될 수 있다는 것을 보여주었고, 그에 따라 VCO (306) 를 조절하기 위한 필요한 신호를 제공한다.6 is a block diagram of an auto-tuning
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기 시스템 (600) 의 동작 방법에 관한 흐름도이다. 동작 (705) 에서, VCO (306) 로부터의 입력 RF 신호 (310) 는 RF 생성기 (602) 에 인가되고, RF 생성기 (602) 는 입력 RF 신호 (310) 를 증폭시키고 증폭된 RF 신호 (220) 를 변환기 (332) 에 커플링한다.7 is a flowchart of a method of operation of an auto-tuning
동작 (710) 에서, 제 1 입력부 (606) 는 VCO (306) 로부터 출력되는 RF 신호 (310) 의 전압에 관한 제 1 위상 (P1) 을 위상 검출기 (604) 에 커플링한다. 동작 (715) 에서, 제 2 입력부 (608) 는 변환기 (332) 로 입력되는 신호의 전압에 관한 제 2 위상 (P2) 을 위상 검출기 (604) 에 커플링한다.In
동작 (720) 에서, 위상 검출기는 위상 P1 이 위상 P2 과 매칭되는 지의 여부를 판단하기 위해 위상 P1 과 위상 P2 를 비교한다. 도 8a-8c 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 위상 P1 과 P2 사이의 관계에 관한 3 가지 예시의 그래프를 나타낸다. 도 8a 에서, 그래프 (800) 는 위상 P1 이 위상 P2 보다 앞서는 것을 나타낸다 (예를 들어, 위상 P1 은 시간 T1 에서 피크이고, 위상 P2 는 뒤이은 시간 T2 에서 피크이다). 이것은 변환기 (332) 의 임피던스가 매칭되지 않으며, 변환기 (332) 가 반사 신호 (222) 를 RF 생성기 (602) 에 인가하는 것을 나타낸다.In
도 8b 에서, 그래프 (820) 는 위상 P1 이 위상 P2 에 뒤지는 것을 나타낸다 (예를 들어, 위상 P2 는 시간 T1 에서 피크이고, 위상 P1 은 뒤이은 시간 T2 에서 피크이다). 이것은 변환기 (332) 의 임피던스가 매칭되지 않으며, 변환기 (332) 가 반사 신호 (222) 를 RF 생성기 (602) 에 다시 인가하는 것을 나타낸다. 변환기 (332) 에 의해 출력되는 반사 신호는 RF 생성기 (602) 로부터 출력되는 신호와 보강적으로 또는 소멸적으로 간섭할 수 있다.In FIG. 8B,
도 8c 에서, 그래프 (850) 는 위상 P1 이 위상 P2 와 동일한 것을 나타낸다 (예를 들어, 위상 P1 과 위상 P2 는 모두 시간 T1 에서 피크이다). 이것은 변환기 (332) 의 임피던스가 매칭되는 것과, 변환기 (332) 가 어떠한 반사 신호 (222) 도 RF 생성기 (602) 에 인가하지 않는 것을 나타낸다.In FIG. 8C,
동작 (720) 에서, 만약 위상 P1 과 위상 P2 가 동일하다면, 방법 동작은 동작 (705) 에서 계속된다 (반복된다). 그러나 만약 동작 (720) 에서, 위상 P1 과 위상 P2 가 동일하지 않다면, 방법 동작은 동작 (730) 에서 계속된다. 동작 (730) 에서, 적절한 제어 신호가 VCO (306) 의 주파수 제어 입력부에 인가되어 그에 따라 RF 신호 (310) 의 주파수를 조절하고, 방법 동작이 동작 (705) 에서 계속된다 (반복된다). VCO (306) 의 주파수 제어 입력부에 인가되는 제어 신호는 위상 P1 이 위상 P2 에 앞서는 상태에 응답하여 주파수를 더 높은 주파수로 조절할 수 있다. 다른 방법으로, VCO (306) 의 주파수 제어 입력부에 인가되는 제어 신호는 위상 P1 이 위상 P2 에 뒤지는 상태에 응답하여 주파수를 더 낮은 주파수로 조절할 수 있다.At
자동-조정 RF 생성기 시스템 (600) 은 VCO (306) 를 제어하기 위해 위상 검출기 (604) 에 의한 제어 신호 출력부를 정정 신호 레벨로 스케일링할 수 있는 제어 증폭기 (620) 를 또한 포함할 수 있다. 제어 증폭기 (620) 는 설정점 입력부를 또한 포함할 수 있어서, 제어 증폭기 (620) 는 설정점 입력부와 위상 검출기로부터의 제어 신호 입력부를 결합할 수 있다. 이러한 방식으로 VCO RF 신호 (310) 가 설정점에 의해 선택될 수 있고 그 후 위상 검출기 (604) 에 의한 제어 신호 출력부는 선택된 설정점을 자동적으로 조절할 수 있다.The auto-tuning
상기 도 3 내지 8c 에서 설명된 시스템 및 방법은 매우 높은 정정 레이트로 RF 생성기 (302, 602) 를 자동적으로 조정할 수 있다 (예를 들어, 입력 RF 신호 (310) 의 각 사이클에서 RF 신호 (310) 의 주파수 및 RF 신호 (220) 의 출력에 있어서 뒤이은 정정을 야기할 수 있다). 그 결과로서, 입력 RF 신호 (310) 의 주파수는, 예를 들어, 기판 (202) 의 각 회전 동안에 여러 번, 정정될 수 있고, 그것에 의하여 기판 (202) 에 인가되는 음향 에너지 (214) 에 대해 훨씬 더 정확한 제어를 제공한다.The systems and methods described in FIGS. 3-8C above can automatically adjust
예로써, 만약 기판 (202) 이 60 RPM 으로 회전하고 (즉, 초당 1 회전) RF 신호 (310) 가 약 1 ㎒ 라면, RF 신호 (310) 의 주파수는 기판 (202) 의 각 회전 동안에 초당 약 백만 번 (즉, 마이크로초당 한 번) 조절될 수 있다. 기판 (202) 에 적용되는 음향 에너지 (214) 의 증가된 제어는 평균 에너지가 방출 에너지 (214) 의 에너지 극소값과 최대 에너지 피크에 매우 가까울 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 더 높은 평균 에너지가 기판 (202) 에 적용될 수 있고, 그것에 의하여 상당히 감소된 세정 프로세싱 시간 및 개선된 세정 효과가 나타나도록 한다.By way of example, if the
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기 시스템 (900) 에 관한 블록도이다. 그 시스템은 RF 생성기 (602) 의 입력부에 커플링된 VCO (306) 을 포함한다. 가변 DC 전원 (902) 은 RF 생성기 (602) 에 커플링되고, VCO (306) 로부터의 RF 신호 (310) 를 증폭시키기 위해 RF 생성기에 대해 DC 전력을 제공한다. RF 생성기의 출력부는 변환기 (332) 에 커플링된다.9 is a block diagram of an auto-tuning
일반적인 종래의 음향 에너지 세정 시스템은 변환기 (332) 에 대한 일정한 순 전력 입력 (즉, 반사 신호 (222) 의 덜 반사된 전력인 RF 신호 (220) 의 포워딩 전력) 을 유지하는 것에 집중한다. 실험을 통해서, 만약 RF 신호 (220) 의 전압이 일정한 전압으로 유지된다면 변환기 (332) 로부터 출력되는 방출 에너지 (214) 의 크기가 대체로 일정하다는 것을 알아내었다. 또한, RF 신호 (220) 의 전압을 기판 (202) 의 에너지 임계치 한계 아래의 일정한 레벨로 유지하는 것은, 최대 음향 에너지 (214) 가 기판 (202) 에 인가되도록 허용하면서도, 기판을 손상으로부터 보호한다.A typical conventional acoustic energy cleaning system concentrates on maintaining a constant net power input to the converter 332 (ie, the forwarding power of the
도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동-조정 RF 생성기의 동작 방법에 관한 흐름도이다. 동작 (1005) 에서, RF 생성기 (602) 는 변환기 (332) 로 RF 신호를 출력한다. 동작 (1010) 에서, 변환기 (332) 로 출력되는 RF 신호의 전압이 측정되고 비교기 (904) 에 커플링된다.10 is a flowchart of a method of operating an auto-tuning RF generator in accordance with an embodiment of the present invention. In
동작 (1015) 에서, 비교기 (904) 는 RF 생성기 (602) 로부터 출력되는 RF 신호의 전압을 소망하는 설정점 전압과 비교한다. 만약 출력 전압이 소망하는 설정점 전압과 동일하면, 방법 동작은 동작 (1010) 에서 계속된다. 다른 방법으로, 만약 출력 전압이 설정점 전압과 동일하지 않으면, 방법 동작은 동작 (1030) 에서 계속된다.In
동작 (1030) 에서, 비교기 (904) 는 가변 DC 전원 (902) 상에서 제어 입력부로 제어 신호를 출력한다. 예로써, 만약 출력 전압이 너무 높으면 (즉, 소망하는 설정점 전압보다 크면), 제어 신호는 가변 DC 전원 (902) 으로부터의 DC 전압 출력을 감소시킬 것이고 그것에 의하여 RF 생성기 (602) 내에서 발생하는 RF 신호의 증폭에 관한 이득을 감소시키고, 그것에 의하여 RF 생성기 (602) 에 의해 출력되는 RF 신호의 크기를 감소시킨다. 비례적, 미분적 및 적분 제어가 비교기 (904) 에 또한 포함될 수 있어서, 제어 신호의 변화 레이트 및 변화량이 선택될 수 있다.In
스케일링 회로 (906) 는 RF 생성기 (602) 로부터의 전압 출력을 설정점 신호에 보다 쉽게 비교되는 레벨로 스케일링하기 위해 또한 포함될 수 있다. 예로써, 스케일링 회로 (906) 는 5V 설정점 신호와의 비교를 위해 200V RF 신호를 5V 로 스케일링할 수 있다. 스케일링 회로 (906) 는 분압기를 포함할 수 있다. 스케일링 회로 (906) 는 DC 설정점 신호와의 비교를 위해, RF 생성기 (602) 로부터 출력되는 RF 신호 (220) 의 전압을 DC 전압으로 정류하는 정류기를 또한 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 앞서 도 3 내지 8c 에서 설명되는 방법은 RF 생성기 (302, 602) 를 매우 높은 정정 레이트 (예를 들어, RF 신호 (310) 의 각 몇몇 사이클당 한 번) 에서 자동적으로 조정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 도 9 및 10 에서 설명되는 시스템 및 방법도 또한, 도 3 내지 8c 에서 설명되는 것보다 약간 느린 레이트이지만, 기판 (202) 의 이동으로 인한 변환기 (332) 의 임피던스의 가능성 있는 변화보다는 더 빠른 레이트로 RF 생성기 (602) 를 자동적으로 조정할 수 있다. 도 9 및 10 에서 설명되는 시스템 및 방법은 가변 DC 전원 (902) 에 포함되는 이력 현상 (hysteresis) 에 부분적으로 기인하여 약간 더 느리다.As discussed above, the method described above in FIGS. 3-8C can automatically adjust the
도 9 및 10 에서 설명되는 시스템 및 방법은 상기 도 3 내지 8c 에서 설명되는 시스템 및 방법 중 하나 이상과의 결합되어 이용될 수 있다. 그것으로서, 도 9 및 10 에서 설명되는 시스템 및 방법은 RF 생성기를 변환기 (332) 의 동적 공진으로 조정하는 매우 넓은 영역을 제공하기 위해 이용될 수 있고, 그에 반하여 상기 도 3 내지 8c 에서 설명되는 시스템 및 방법은 RF 생성기를 조정하는 것에 대한 매우 미세한 제어 및 조절을 제공하기 위해 이용될 수 있다.The systems and methods described in FIGS. 9 and 10 may be used in combination with one or more of the systems and methods described in FIGS. 3-8C above. As such, the systems and methods described in FIGS. 9 and 10 can be used to provide a very wide area for adjusting the RF generator to the dynamic resonance of the
도 11 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 메가소닉 모듈 (1100) 에 관한 도면이다. 메가소닉 모듈 (1100) 은, 모든 목적을 위해 전체로서 여기에서 참조로 병합되는, 2002 년 9 월 26 일에 출원된 발명의 명칭이 "메가소닉 기판 프로세싱 모듈 (Megasonic Substrate Processing Module)" 인 공동 소유 US 특허 출원 제 10/259,023 호에서 설명되는 구성요소와 같은 메가소닉 모듈일 수 있다.11 is a diagram of a
메가소닉 모듈 (1100) 은 기판 프로세싱 탱크 (1102) (이하에서는 탱크 (1102) 라고 함), 및 탱크 리드 (lid) (1104) (이하에서는 리드 (1104) 라 함) 을 포함한다. 리드 메가소닉 변환기 (1108) 및 탱크 메가소닉 변환기 (1106) 는 리드 (1104) 및 탱크 (1102) 상에 각각 위치하고, 기판 (1110) 의 활성 표면 및 배면을 동시에 프로세싱하기 위한 메가소닉 에너지를 제공한다. 기판 (1110) 은 구동 휠 (1112) 에 위치하고, 기판 고정 아암 (arm)/휠 (1114) 과 함께 적당한 위치에 고정된다. 일 실시형태에서, 기판 고정 아암/휠 (1114) 은, 메가소닉 모듈 (1100) 에서 프로세싱될 기판 (1110) 을 수용, 고정, 및 해제하기 위해 고정 아암/휠 (1114) 을 개방 및 폐쇄하는 작동기 (1120) 및 배치 막대 (1122) 와 함께 위치한다. 리드 (1104) 는, 탱크 (1102) 가 정지 상태를 유지하는 동안 리드 (1104) 를 올리고 내리는 작동기 시스템 (도시되지 않음) 과 함께 개방 또는 폐쇄 위치에 위치할 수 있다. 다른 방법으로, 탱크 (1102) 가 이동하여 리드 (1104) 와 결합할 수 있다.
일 실시형태에서, 기판 고정 아암/휠 (1114) 은 프로세싱을 위해 수평 방향에서 기판 (1110) 을 고정 및 지지하도록, 그리고 기판 (1110) 의 회전을 허용하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 기판 프로세싱은 수직 방향에서 기판 (1110) 으로 수행된다. 구동 휠 (1112) 은 기판 (1110) 의 주변 가장자리와 접촉하고, 프로세싱 동안 기판 (1110) 을 회전시킨다. 기판 고정 아암/휠 (1114) 은, 수평 방향에서 기판 (1110) 을 지지할 때 기판 (1110) 회전을 고려하여 자유롭게 회전하는 휠을 포함할 수 있다.In one embodiment, the substrate fixing arm /
일단 기판 (1110) 이 탱크 (1102) 에 위치하면, 탱크 (1102) 는 탈이온화된 (DI) 수용액, 또는 바람직한 프로세싱 화학물질을 포함하는 프로세싱 유체로 채워진다. 일단 폐쇄된 메가소닉 모듈 (1100) 이 바람직한 프로세싱 유체로 채워지고, 기판 (111) 이 그 안에 담가지면, 기판 (1110) 의 메가소닉 프로세싱은, 탱크 메가소닉 변환기 (1106) 에 향하는 기판 (1110) 의 표면에 대하여 메가소닉 에너지를 디렉팅하는 탱크 메가소닉 변환기 (1106) 에 의해, 및 리드 메가소닉 변환기 (1108) 에 향하는 기판 (1110) 의 표면에 대하여 메가소닉 에너지를 디렉팅하는 리드 메가소닉 변환기 (1108) 에 의해 달성된다. 기판 (1110) 이 프로세싱 화학물질에 잠기면, 구동 휠 (1112) 은 기판 (1110) 의 활성 표면 및 배면 모두의 전체 표면을 통해서 완전한 그리고 균일한 프로세싱을 보장하기 위해 기판 (1110) 을 회전시킨다. 일 실시형태에서, 구동 모터 (1116) 는 기계적 결합 (1118) (예를 들어, 구동 벨트, 기어, 스프로켓, 및 체인 등) 을 통하여 구동 휠 (1112) 을 구동시키기 위해 제공된다.Once
상기 도 3-10 에서 설명된 바와 같은 자동-조정 RF 생성기 시스템은 리드 변환기 (1108) 및 탱크 변환기 (1106) 중 하나 또는 전부와 커플링될 수 있어서, 각각의 변환기 (1108, 1106) 는 기판 (1110) 이 회전함에 따라 각 변환기 (1108, 1106) 의 동적 임피던스에 대하여 일정하게 그리고 자동적으로 조정된다. The auto-tuning RF generator system as described in FIGS. 3-10 above can be coupled with one or all of the
도 12 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 변환기를 통한 에너지 분포에 관한 그래프 (1200) 이다. 곡선 (120 및 122) 에 의해 보여지는 종래의 에너지 윈도우와 비교하여, 자동-조정 RF 생성기는 곡선 (1210) 과 곡선 (1212) 사이의 훨씬 더 좁은 에너지 윈도우 (1202) 를 야기할 수 있다. 에너지 윈도우 (1202) 가 훨씬 더 좁기 때문에, 에너지 윈도우는 기판의 에너지 임계치 T 에 더 가깝게 위를 향해 이동할 수 있고, 그것에 의하여 보다 효과적인 음향 에너지 세정 프로세스를 제공한다.12 is a
본 발명의 설명과 관련되어 여기서 이용되는 바와 같이, "약" 이라는 용어는 +/- 10% 를 의미한다. 예를 들어, "약 250" 같은 어구는 225 와 275 사이의 영역을 나타낸다. 도 4, 7, 및 10 에서의 동작에 의해 나타나는 명령은 도시된 순서로 수행될 필요가 없으며, 동작에 의해 나타나는 모든 프로세싱이 본 발명을 실행하기 위해 필요하지 않을 수도 있다는 것이 명백할 것이다.As used herein in connection with the description of the present invention, the term "about" means +/- 10%. For example, a phrase such as "about 250" represents an area between 225 and 275. It will be apparent that the instructions represented by the operations in FIGS. 4, 7, and 10 need not be performed in the order shown, and not all processing represented by the operations may be necessary to practice the invention.
전술한 발명이 이해의 명확성을 위해 상세하게 설명되었다고 할지라도, 특정한 변형 및 수정은 첨부되는 청구항의 범위 내에서 실행될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 실시형태는 예시적인 것이며, 제한적인 것으로 간주되어서는 안되고, 본 발명은 여기에서 주어지는 세부사항에 한정되는 않으나, 첨부되는 청구항의 균등물 범위내에서 수정될 수도 있다.Although the foregoing invention has been described in detail for clarity of understanding, it will be apparent that certain variations and modifications may be practiced within the scope of the appended claims. Accordingly, the present embodiments are to be considered as illustrative and not restrictive, and the invention is not to be limited to the details given herein, but may be modified within the scope of equivalents of the appended claims.
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TWI716699B (en) * | 2018-06-29 | 2021-01-21 | 施俊名 | Ultrasonic frequency adjusting device for ultrasonic processing apparatus |
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CN113787050B (en) * | 2021-09-27 | 2023-08-18 | 韶关市洁盟超声科技有限公司 | Ultrasonic cleaner with controllable ultrasonic output waveform |
CN116581067B (en) * | 2023-07-12 | 2023-09-22 | 北京东方金荣超声电器有限公司 | Control method of megasonic system based on wet processing of device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001346805A (en) | 2000-06-09 | 2001-12-18 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic surgical instrument |
JP2002543976A (en) | 1999-05-13 | 2002-12-24 | エフエスアイ インターナショナル インコーポレイテッド | Method for cleaning microelectronic substrates using ultra-dilute cleaning solution |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6418229A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-23 | Oki Electric Ind Co Ltd | Super-ultrasonic cleaning device |
JP3112542B2 (en) * | 1992-01-24 | 2000-11-27 | オリンパス光学工業株式会社 | Ultrasonic polishing equipment |
US5339844A (en) * | 1992-08-10 | 1994-08-23 | Hughes Aircraft Company | Low cost equipment for cleaning using liquefiable gases |
US5601655A (en) * | 1995-02-14 | 1997-02-11 | Bok; Hendrik F. | Method of cleaning substrates |
US5931173A (en) * | 1997-06-09 | 1999-08-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Monitoring cleaning effectiveness of a cleaning system |
EP1121752A4 (en) * | 1998-10-14 | 2003-05-21 | Delsys Pharmaceutical Corp | Electrostatic sensing chuck using area matched electrodes |
US6311702B1 (en) * | 1998-11-11 | 2001-11-06 | Applied Materials, Inc. | Megasonic cleaner |
US6228563B1 (en) * | 1999-09-17 | 2001-05-08 | Gasonics International Corporation | Method and apparatus for removing post-etch residues and other adherent matrices |
US20020049551A1 (en) * | 2000-10-20 | 2002-04-25 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Method for differentiating between burdened and cracked ultrasonically tuned blades |
US6623700B1 (en) * | 2000-11-22 | 2003-09-23 | Xerox Corporation | Level sense and control system for biofluid drop ejection devices |
US6503454B1 (en) * | 2000-11-22 | 2003-01-07 | Xerox Corporation | Multi-ejector system for ejecting biofluids |
US6713022B1 (en) * | 2000-11-22 | 2004-03-30 | Xerox Corporation | Devices for biofluid drop ejection |
US6706337B2 (en) * | 2001-03-12 | 2004-03-16 | Agfa Corporation | Ultrasonic method for applying a coating material onto a substrate and for cleaning the coating material from the substrate |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002543976A (en) | 1999-05-13 | 2002-12-24 | エフエスアイ インターナショナル インコーポレイテッド | Method for cleaning microelectronic substrates using ultra-dilute cleaning solution |
JP2001346805A (en) | 2000-06-09 | 2001-12-18 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic surgical instrument |
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