加圧流体を使用して半導体基板を洗浄する装置及び方法
本発明の実施形態は概して、半導体基板を研磨プロセス後に洗浄する装置及び方法に関するものである。具体的には、本発明の実施形態は、加圧流体を使用して基板を洗浄する装置及び方法に関するものである。本発明の一実施形態は、基板を略垂直な姿勢で支持し、回転させる２つのローラと、押圧力を加えて、前記基板を前記２つのローラに係合させる圧力ホイールと、加圧流体を前記基板に向けて放出するように構成される揺動ノズルと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は概して、半導体基板を処理する装置及び方法に関するものである。更に具体的には、本発明の実施形態は、半導体基板を洗浄する装置及び方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する過程では、酸化膜、銅層のような種々の層を平坦化して段または起伏を次の層を形成する前に除去する必要がある。平坦化は通常、半導体基板の素子形成面を、砥粉のような研磨液を含ませた研磨パッドに押し当てること、及び、研磨パッドを半導体基板に対して回転させることにより、機械的、化学的、及び／又は電気的に行なわれる。多くの研磨工程が普通、種々の研磨パッド及び研磨液を使用して行なわれることにより、所望の平坦性及び平滑性を素子形成面で実現する。
【０００３】
平坦化プロセスの後には普通、洗浄プロセスが続き、この洗浄プロセスでは、研磨により残留する研磨液及び／又はパーティクルを除去する。従来の洗浄プロセスでは普通、基板表面を機械式スクラブ装置で、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）のような多孔質材料またはスポンジ状材料により作製されるブラシを使用して、またはナイロン剛毛で作製されるブラシを使用してスクラブする。更に、メガソニック振動で付勢された（sonically energized）流体を噴射する１つ以上のノズルを、これらのブラシと組み合わせて使用することができる。スクラブ及び噴射によって、基板表面に残留する研磨液、及び他のパーティクルのほとんどを除去することができる。しかしながら、従来の洗浄プロセスでは普通、パターニング済み基板のディープトレンチ内のパーティクルを除去することができず、これらの基板はまた、従来の洗浄によって生じるダメージの影響を受け易い。
【０００４】
従って、基板表面のディープトレンチ内のパーティクルを除去し、洗浄中のダメージを低減する装置及び方法が必要になる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は概して、研磨プロセス後に基板を洗浄する方法及び装置に関するものである。具体的には、本発明の実施形態は、加圧流体を使用して基板を洗浄する装置及び方法に関するものである。
【０００６】
一実施形態は、基板洗浄装置を提供し、この基板洗浄装置は、処理容積部を画定するチャンバボディと、前記処理容積部内に配置される２つのローラであって、これらのローラの各々が、基板の外周縁を収容するように構成される溝を有し、かつ２つのローラが、基板を略垂直な姿勢で支持し、前記基板を回転させるように構成される前記２つのローラと、前記処理容積部内に移動可能に配置され、かつ前記基板に平行に移動し、加圧流体を前記基板の１つ以上の領域に向かって誘導するように構成されるノズルと、を備える。
【０００７】
別の実施形態は、基板洗浄装置を提供し、この基板洗浄装置は、基板を略垂直な姿勢で収容するように構成される処理容積部を画定し、かつ基板の通過を可能にするように構成される上部開口部を有するチャンバボディと、前記処理容積部の下側部分に配置される第１及び第２ローラであって、前記第１及び第２ローラの各々が、前記基板の外周縁を収容するように構成される溝を有し、かつ前記第１及び第２ローラが、前記基板を前記略垂直な姿勢で回転させるように構成される前記第１及び第２ローラと、前記処理容積部の上側部分に配置される圧力ホイールであって、前記圧力ホイールが、前記基板が通過する通路を空けるように構成される後退位置と、前記基板を保持するように構成される突出位置との間で移動することができ、前記圧力ホイールが、押圧力を前記基板の前記外周縁に加えて、前記基板を前記第１及び第２ローラに押し付けることにより、前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させるように構成される前記圧力ホイールと、前記処理容積部内に配置される回動アームに接続される揺動ノズルであって、前記揺動ノズルが、前記基板に平行に揺動し、加圧流体を前記基板の１つ以上の領域に向けて誘導するように構成される揺動ノズルと、を備える。
【０００８】
更に別の実施形態は、半導体基板を洗浄する方法を提供し、この方法は、第１及び第２ローラ上に基板を位置決めすることであって、前記第１及び第２ローラが、前記基板を支持し、前記基板を略垂直な姿勢で回転させるように構成される前記位置決めすることと、押圧力を前記基板の外周縁に圧力ホイールにより加えることにより前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させることと、前記第１及び第２ローラを回転させて前記基板を回転させることと、加圧流体を前記基板に向けて噴射ノズルから、前記噴射ノズルを前記基板の半径を横切って揺動させながら誘導することにより前記基板を洗浄することと、を含む。
【０００９】
本発明に関して上に列挙した特徴を詳細に理解することができるように、上に簡単に要約した本発明に関する更に詳細な説明は、添付の図面に幾つかが示されている実施形態を参照しながら行なわれる。しかしながら、これらの添付の図面は本発明の代表的な実施形態を示しているに過ぎず、従って、本発明が他の同様に効果的な実施形態を包含することができるので、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による研磨システムの模式平面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるジェット洗浄アセンブリの模式斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態によるジェット洗浄装置の模式側部断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、圧力ホイールが解放位置にある状態の図３Ａのジェット洗浄装置の模式側部断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３Ａのジェット洗浄装置の模式上面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、圧力ホイールが後退位置にある状態の図３Ａのジェット洗浄装置の模式上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするために、同じ参照番号を出来る限り使用して、複数の図に共通する同じ構成要素を指すようにしている。一実施形態において開示される構成要素群は、特別に説明することなく他の実施形態において利用することができるので好都合であると考えられる。
【００１２】
本発明の実施形態は概して、半導体基板を研磨プロセス後に洗浄する装置及び方法に関するものである。具体的には、本発明の実施形態は、加圧流体を使用して基板を洗浄する装置及び方法に関するものである。本発明の一実施形態は、基板を略垂直な姿勢で支持し、回転させる２つのローラと、押圧力を加えて基板を２つのローラで圧接する圧力ホイールと、加圧流体を基板に向かって放出するように構成される揺動ノズルと、を備える。本発明の実施形態によって、加圧流体を使用する基板洗浄が可能になるので、基板に形成されるトレンチ内に残留する研磨液及びパーティクルを除去することができる。圧力ホイール及び２つのローラから成る構成によって、基板を垂直位置で効果的に回転させることができ、これによって、基板搬送を簡易化することができる。一実施形態では、圧力センサを使用して基板に圧力ホイールから加わる押圧力をモニタリングすることにより、基板へのダメージを防止する。別の実施形態では、２つのローラは、１つのモータにより、ベルトアセンブリを介して駆動される。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による研磨システム１００の模式平面図である。研磨システム１００は普通、ファクトリインターフェース１０２と、洗浄モジュール１０４と、研磨モジュール１０６と、を含む。ウェットロボット１０８を設けて基板１７０をファクトリインターフェース１０２と研磨モジュール１０６との間で搬送する。ウェットロボット１０８は更に、基板を研磨モジュール１０６と洗浄モジュール１０４との間で搬送するように構成することができる。１つの動作モードでは、研磨システム１００を通過する半導体ウェハまたは他の被加工部材のような基板の流れは、矢印１６０で示される。
【００１４】
ファクトリインターフェース１０２は普通、ドライロボット１１０を含み、このドライロボット１１０は、基板１７０を１つ以上のカセット１１４と１つ以上の搬送プラットフォーム１１６との間で搬送するように構成される。一実施形態では、ドライロボット１１０は走行レール１１２に沿って移動することができる。
【００１５】
ウェットロボット１０８は普通、基板１７０をファクトリインターフェース１０２から被処理面を上に向けた水平な姿勢で取り出し、基板１７０をひっくり返して被処理面を下に向けた水平な姿勢にして研磨モジュール１０６に搬送し、基板１７０を回転させて垂直な姿勢にして洗浄モジュール１０４に搬送するように構成される。一実施形態では、ウェットロボット１０８は、ウェットロボット１０８の直線並進移動を容易にする走行レール１２０に取り付けられる。
【００１６】
研磨モジュール１０６は普通、基板１７０を保持するように構成される複数の研磨ヘッド１２６と、基板１７０をウェットロボット１０８から受け入れ、基板１７０を研磨ヘッド１２６に搬送するように構成されるロードカップ１２２と、基板１７０を研磨ヘッド１２６で研磨するように構成される２つ以上の研磨ステーション１２４と、を備える。
【００１７】
一実施形態では、これらの研磨ヘッド１２６は頭上式走行レール１２８に接続される。頭上式走行レール１２８は、研磨ヘッド１２６を搬送し、研磨ヘッド１２６を研磨ステーション１２４及びロードカップ１２２の上に選択的に位置決めするように構成される。該実施形態では、頭上式走行レール１２８は円形構造を有し、この円形構造によって、これらの研磨ヘッド１２６をロードカップ１２２及び研磨ステーション１２４の上で選択的に回転させ、かつ／またはロードカップ１２２及び研磨ステーション１２４から遠ざけることができる。頭上式走行レール１２８が、楕円形、長円形、直線形、または他の適切な方向的特徴を含む他の構造を有する構成が想到される。
【００１８】
処理中、基板１７０はカセット１１４から搬送プラットフォーム１１６にドライロボット１１０によって搬送される。次に、これらの基板１７０は、ウェットロボット１０８によってピックアップされ、ロードカップ１２２に搬送される。図１に戻って、処理済み基板を研磨モジュール１０６のロードカップ１２２に戻して、ウェットロボット１０８によって洗浄装置１０４に搬送する。洗浄装置１０４は普通、シャトル１４０と、１つ以上の洗浄モジュール１４４と、を含む。シャトル１４０は、搬送機構１４２を含み、この搬送機構１４２によって、処理済み基板をウェットロボット１０８から１つ以上の洗浄モジュール１４４に容易に渡すことができる。
【００１９】
処理済み基板は、頭上式搬送機構（図示せず）により、シャトル１４０から１つ以上の洗浄モジュール１４４を経て搬送される。図１に示す実施形態では、２つの洗浄モジュール１４４が平行に並んで配置される様子が示されている。これらの洗浄モジュール１４４の各々は普通、１つ以上のメガソニック洗浄装置と、１つ以上のブラシボックスと、１つ以上のスプレージェットボックスと、１つ以上の乾燥機と、を含む。図１に示す実施形態では、これらの洗浄モジュール１４４の各々は、メガソニック洗浄装置１４６と、２つのブラシボックスモジュール１４８と、ジェット洗浄モジュール１５０と、乾燥機１５２と、を含む。乾燥機１５２から出て行く乾燥済み基板は、回転させて水平な姿勢にしてドライロボット１１０によって取り出され、このドライロボット１１０が乾燥済み基板１７０を、ウェハ収納カセット群１４４のうちの１つのカセットの空スロットに戻す。本発明の利点を生かすように適合させることができる洗浄モジュールの一実施形態は、カリフォルニア州サンタクララ市にあるアプライドマテリアルズ社から市販されているＤＥＳＣＩＡ（Ｒ）洗浄装置とすることができる。
【００２０】
一実施形態では、搬送装置（図示せず）を使用して、洗浄モジュール１４４を通過する基板１７０を、順番に取り出して次に進める、すなわちメガソニック洗浄装置１４６から取り出してブラシボックスモジュール１４８に、次にジェット洗浄モジュール１５０及び乾燥機１５２に進める。各モジュール１４６，１４８，１５０は、異なる洗浄機能を集中的に発揮して、特定の洗浄効果を達成する。
【００２１】
メガソニック洗浄装置１４６は、メガソニックエネルギーを利用して効率的な洗浄工程を実行するように構成される。メガソニック洗浄装置の実施形態については、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｏｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｅｄｇｅ ｏｆ Ｔｈｉｎｋ Ｄｉｓｃ（シンクディスクの外周縁を洗浄する方法及び装置）」と題する米国特許第６，１１９，７０８号を参照することができる。
【００２２】
ブラシボックスモジュール１４８は、洗浄工程を、スクラブ動作のような機械的接触を利用して実行するように構成される。
【００２３】
乾燥機１５２は、基板を、洗浄して浴残留物を除去した後に迅速に乾燥させ、蒸発することによって筋、斑点が発生するのを防止するように構成される。乾燥機に関する記載については、「スピン−リンス−乾燥機」と題する米国特許第６，５１６，８１６号を参照することができる。
【００２４】
ジェット洗浄モジュール１５０は、洗浄工程を、加圧液体を利用して実行するように構成される。ジェット洗浄モジュールの例示的な実施形態については、本出願の図２〜４を用いて詳細に記載される。
【００２５】
一実施形態では、ジェット洗浄モジュール１５０は、垂直姿勢に配置される基板を、加圧液体流を利用して洗浄するように構成される。加圧液体流は、スクラブ後に、特にパーティクルまたは残留物を、処理対象の基板の表面のディープトレンチのような構造から除去した後に、更に洗浄するために用いられる。基板がジェット洗浄モジュール１５０内で垂直な姿勢になっているので、基板搬送の複雑さが低減される。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態によるジェット洗浄アセンブリ２００の模式斜視図である。ジェット洗浄アセンブリ２００は、支持フレーム２０１に固く固定される２つのジェット洗浄モジュール２０２を備える。各ジェット洗浄モジュール２０２は、基板を垂直な姿勢で受け入れ、洗浄するように構成される。ジェット洗浄アセンブリ２００は、２つの基板を並行して洗浄するように構成される図１の洗浄モジュール１０４のようなシステムにおいて使用することができる。
【００２７】
各ジェット洗浄モジュール２０２は、ボディ２０４の上面２０７に形成される開口部２０５を有する。開口部２０５は、基板の通過を可能にするように構成される。処理中、基板ハンドラー２０８が基板２０９をジェット洗浄アセンブリ２００に移送し、基板２０９を降下させてジェット洗浄モジュール２０２内に収容して洗浄し、洗浄済み基板２０９をジェット洗浄モジュール２０２からピックアップすることができる。
【００２８】
洗浄中、これらの開口部２０５を摺動蓋２０３で閉じて、洗浄液が飛び出すのを防止し、外部からパーティクルがジェット洗浄モジュール２０２に進入するのを防止することができる。一実施形態では、摺動蓋２０３は、両方のジェット洗浄モジュール２０２の開口部２０５に蓋をするように構成される。一実施形態では、アクチュエータ２０６が摺動蓋２０３に接続され、これらの開口部２０５を開閉し易いように構成される。
【００２９】
図３Ａは、本発明の一実施形態によるジェット洗浄モジュール２０２の模式側部断面図である。図４Ａは、図３Ａのジェット洗浄モジュール２０２の模式上面図である。
【００３０】
ジェット洗浄モジュール２０２のボディ２０４は処理容積部２２２を画定し、この処理容積部２２２は、基板２０９を当該処理容積部内で保持し、処理するように構成される。基板２０９は、上面の開口部２０５を通って処理容積部２２２に進入し、処理容積部２２２から退出していくことができる。排出口２１７は処理容積部２２２と流体連通している。ジェット洗浄モジュール２０２は、処理容積部２２２の下側部分に配置される２つの基板ローラ２１０，２１１を含む。各基板ローラ２１０，２１１は凹部２１０ａ，２１１ａを有し、これらの凹部２１０ａ，２１１ａは、外周縁部近傍で基板２０９を収容するように構成される。一実施形態では、基板ローラ２１０，２１１は、駆動軸２１０ｂ，２１１ｂにそれぞれ接続される。
【００３１】
駆動軸２１０ｂ，２１１ｂは、駆動機構に接続されて基板ローラ２１０，２１１を回転させる。駆動軸２１０ｂ，２１１ｂは、異なるモータによって回転させることができ、または同じモータを共有することができる。一実施形態では、駆動軸２１０ｂがモータ２２３に直接連結され、駆動軸２１１ｂがモータ２２３にベルトアセンブリ２２５及びホイール２２４を介して連結される。処理中、基板ローラ２１０，２１１は、略同じ速度で回転し、基板２０９を駆動して摩擦回転させる。
【００３２】
ジェット洗浄モジュール２０２は更に、基板２０９を基板ローラ２１０，２１１に処理中に押圧するように構成される圧力ホイール２１３を含む。一実施形態では、圧力ホイール２１３は、処理容積部２２２の上側部分に配置される。一実施形態では、圧力ホイール２１３は、図４Ａに示すように、凹部２１３ａを当該圧力ホイール内に有する。凹部２１３ａは、基板２０９の外周縁部を収容するように構成される。
【００３３】
処理中、圧力ホイール２１３は、矢印２１３ｂで示すように、圧力ホイール２１３の凹部２１３ａが基板２０９の外周縁に位置合わせされた状態で半径方向に内側に移動する。圧力ホイール２１３は最終的に、基板２０９の外周縁部に接触し、基板２０９の外周縁に圧力を加える。圧力ホイール２１３からの圧力は、基板２０９と基板ローラ２１０，２１１との摩擦を大きくするので、基板２０９を処理中に効率的に回転させることができる。
【００３４】
圧力ホイール２１３は運動機構２３０に接続され、この運動機構２３０は、処理容積部２２２の内部または外部に配置することができる。一実施形態では、運動機構２３０は軸方向アクチュエータ２２８を含み、この軸方向アクチュエータ２２８は、圧力ホイール２１３を突出または後退させるように構成される。図４Ａは、圧力ホイール２１３が突出位置にある状態のジェット洗浄モジュール２０２の模式上面図であり、この場合、圧力ホイール２１３は基板２０９に位置合わせされ、かつ圧力を基板２０９に加える位置にある。図４Ｂは、圧力ホイール２１３が後退位置にある状態のジェット洗浄モジュール２０２の模式上面図であり、この場合、圧力ホイール２１３は、基板２０９の垂直平面から外れて、基板２０９を処理容積部２２２に進入させる、または処理容積部２２２から退出させることができる。
【００３５】
運動機構２３０は更に、垂直アクチュエータ２２９を含み、この垂直アクチュエータ２２９は、圧力ホイール２１３及び軸方向アクチュエータ２２８を垂直方向に移動させて、圧力を基板２０９に加える、または基板２０９を解放するように構成される。図３Ａは、圧力ホイール２１３が押圧位置にある様子を示しており、この位置では、圧力ホイール２１３が基板２０９に接触し、垂直方向の圧力を基板２０９に加える。図３Ｂは、圧力ホイール２１３が解放位置にある状態の図３Ａのジェット洗浄モジュール２０２の模式側部断面図であり、この位置では、圧力ホイール２１３が基板２０９から外れ、軸方向アクチュエータ２２８によって後退するための位置にある。
【００３６】
一実施形態では、圧力は、圧力ホイール２１３を垂直アクチュエータ２２９によって降下させて基板２０９に押し付けることにより加えられる。基板２０９へのダメージを回避し、十分な押圧力を基板２０９に確実に加えるために、基板２０９に圧力ホイール２１３から加わる圧力の大きさをモニタリングする。一実施形態では、圧力の大きさは、垂直アクチュエータ２２９をモニタリングすることによりモニタリングすることができる。一実施形態では、垂直アクチュエータ２２９の１つ以上の動作パラメータを、圧力ホイール２１３との間に加わる圧力の大きさに相関させることができる。一実施形態では、センサ２３１を垂直アクチュエータ２２９及びシステムコントローラ２３２に接続する。システムコントローラ２３２は続いて、センサ２３１からの信号に従って、制御信号を垂直アクチュエータ２２９に送信する。
【００３７】
一実施形態では、垂直アクチュエータ２２９は油圧シリンダを含み、センサ２３１は圧力センサであり、基板２０９に加わる圧力の大きさは、油圧シリンダの油圧を測定することによりモニタリングすることができる。
【００３８】
一実施形態では、圧力ホイール２１３は軸２１３ｂの回りを回転することができる。処理中、圧力ホイール２１３は、圧力を回転している基板２０９に加えながら、軸２１３ｂの回りを受動的に回転する。一実施形態では、エンコーダのような回転センサを圧力ホイール２１３に接続することができ、基板２０９の回転速度は、圧力ホイール２１３に接続される回転センサをモニタリングすることにより測定することができる。
【００３９】
別の実施形態では、ジェット洗浄モジュール２０２は、処理中に基板２０９との接触を行なう位置に配置されるセンサホイール２１６を含む。センサホイール２１６は、基板２０９と一緒に回転し、基板２０９の回転速度を回転センサ２２６に伝えるように構成される。一実施形態では、センサホイール２１６を処理容積部２２２の下側部分に配置して、基板２０９がセンサホイール２１６に載るようにする。回転センサ２２６が更に、システムコントローラ２３２に接続される。
【００４０】
ジェット洗浄モジュール２０２は更に、処理容積部２２２内に配置される回動アーム２１４を含む。回動アーム２１４の一方の端部はモータアセンブリ２１５に接続され、このモータアセンブリ２１５は、回動アーム２１４を、回動軸２２７を中心に回動させて、回動アーム２１４が基板２０９に略平行な平面内を移動するようにする。ノズル２１８は、回動アーム２１４の遠位端に配置される。ノズル２１８は、加圧流体を基板２０９に向かって誘導して、パーティクルまたは残留物を基板２０９から、具体的には基板２０９の素子形成面に形成されるトレンチ構造から取り除くように構成される。ノズルから放出される加圧流体の圧力を調整してプロセス要件に適合させることができる。ノズル２１８は、ＤＩ水（脱イオン水）または他の洗浄液を放出するように構成することができる。
【００４１】
図３Ａ及び３Ｂは、回動アーム２１４の２つの異なる位置を示している。処理中、基板２０９の回転、及び回動アーム２１４の回動運動によって、ノズル２１８が加圧流体を基板２０９の表面全体に向かって確実に誘導する。一実施形態では、回動アーム２１４は、処理容積部２２２の上側部分の近傍に配置される。
【００４２】
ジェット洗浄モジュール２０２は更に、処理容積部２２２内に配置される洗浄液噴射バー２２０，２２１を含む。一実施形態では、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１は、処理容積部２２２の両方の側面の側に配置され、洗浄液を、基板２０９の両面に誘導するように構成される。一実施形態では、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１は、長さ方向に配置される複数のノズル２２０ａ，２２１ａを有する。複数のノズル２２０ａ，２２１ａは、洗浄液を基板２０９に向けて誘導するように構成される。一実施形態では、複数のノズル２２０ａ，２２１ａは、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１に沿ってそれぞれ均一に分布させる。一実施形態では、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１は、処理容積部２２２の上側部分に配置される。
【００４３】
ジェット洗浄モジュール２０２は更に、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１の上方に配置される水噴射バー２１９を含む。水噴射バー２１９は、長さに沿って配置される複数の噴射ノズル（図示せず）を有する。一実施形態では、水噴射バー２１９は、基板２０９が処理容積部２２２に搬入されているときに、または処理容積部２２２から搬出されているときに、ＤＩ水を基板２０９に向けて噴射するように構成される。一実施形態では、水噴射バー２１９を使用して、基板２０９を洗浄前に濡らすことができる。一実施形態では、水噴射バー２１９及び回動アーム２１４は、基板２０９に対して同じ面の側に配置される。
【００４４】
ジェット洗浄アセンブリ２００を使用する例示的な洗浄プロセスは次の通りとすることができる。摺動蓋２０３が、戻る方向に摺動して、ジェット洗浄モジュール２０２の開口部２０５を露出させ、各ジェット洗浄モジュール２０２内の圧力ホイール２１３は後退位置にある。基板ハンドラー２０８が２つの基板２０９を、これらの開口部２０５の上に搬送し、次に、基板２０９を降下させて、基板２０９の素子形成面が回動アーム２１４の方を向いた状態で処理容積部２２２内に収容する。次に、基板ハンドラー２０８が処理容積部２２２から出て行き、摺動蓋２０３が移動してこれらの開口部２０５を閉鎖する。
【００４５】
水噴射バー２１９は、水を基板２０９に向けて噴射して、基板２０９を各ジェット洗浄モジュール２０２内で濡らす。基板ローラ２１０，２１１に基板２０９を載せ、基板ハンドラー２０８が処理容積部２２２から出て行く。圧力ホイール２１３が突出して基板２０９に位置合わせされる。次に、圧力ホイール２１３を降下させて基板２０９に接触させ、圧力を基板２０９に加える。圧力ホイール２１３は、垂直アクチュエータ２２９のパラメータが臨界値に達すると停止する。次に、基板２０９は、洗浄液噴射バー２１９，２２０が洗浄液を基板２０９の両面に噴射し、ノズル２１８が、回動アーム２１４が軸２２７の回りを回動し、基板２０９が基板ローラ２１０，２１１によって回転している状態で加圧洗浄流体を基板２０９に向けて誘導しながら洗浄される。
【００４６】
基板２０９を洗浄した後、圧力ホイール２１３が上昇して基板２０９を解放し、次に、後退して基板２０９が通過するための通路を空ける。摺動蓋２０３が移動して、これらの開口部２０５を露出させ、基板ハンドラー２０８が降下して処理容積部２２２内に移動し、これらの基板２０９をピックアップする。
【００４７】
これまでの記述は、本発明の実施形態に関して行なわれているが、本発明の他のさらなる実施形態を、本発明の基本的範囲から逸脱しない範囲で想到することができ、本発明の範囲は以下の請求項により定義される。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は概して、半導体基板を処理する装置及び方法に関するものである。更に具体的には、本発明の実施形態は、半導体基板を洗浄する装置及び方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する過程では、酸化膜、銅層のような種々の層を平坦化して段または起伏を次の層を形成する前に除去する必要がある。平坦化は通常、半導体基板の素子形成面を、砥粉のような研磨液を含ませた研磨パッドに押し当てること、及び、研磨パッドを半導体基板に対して回転させることにより、機械的、化学的、及び／又は電気的に行なわれる。多くの研磨工程が普通、種々の研磨パッド及び研磨液を使用して行なわれることにより、所望の平坦性及び平滑性を素子形成面で実現する。
【０００３】
平坦化プロセスの後には普通、洗浄プロセスが続き、この洗浄プロセスでは、研磨により残留する研磨液及び／又はパーティクルを除去する。従来の洗浄プロセスでは普通、基板表面を機械式スクラブ装置で、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）のような多孔質材料またはスポンジ状材料により作製されるブラシを使用して、またはナイロン剛毛で作製されるブラシを使用してスクラブする。更に、メガソニック振動で付勢された（sonically energized）流体を噴射する１つ以上のノズルを、これらのブラシと組み合わせて使用することができる。スクラブ及び噴射によって、基板表面に残留する研磨液、及び他のパーティクルのほとんどを除去することができる。しかしながら、従来の洗浄プロセスでは普通、パターニング済み基板のディープトレンチ内のパーティクルを除去することができず、これらの基板はまた、従来の洗浄によって生じるダメージの影響を受け易い。
【０００４】
従って、基板表面のディープトレンチ内のパーティクルを除去し、洗浄中のダメージを低減する装置及び方法が必要になる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は概して、研磨プロセス後に基板を洗浄する方法及び装置に関するものである。具体的には、本発明の実施形態は、加圧流体を使用して基板を洗浄する装置及び方法に関するものである。
【０００６】
一実施形態は、基板洗浄装置を提供し、この基板洗浄装置は、処理容積部を画定するチャンバボディと、前記処理容積部内に配置される２つのローラであって、これらのローラの各々が、基板の外周縁を収容するように構成される溝を有し、かつ２つのローラが、基板を略垂直な姿勢で支持し、前記基板を回転させるように構成される前記２つのローラと、前記処理容積部内に移動可能に配置され、かつ前記基板に平行に移動し、加圧流体を前記基板の１つ以上の領域に向かって誘導するように構成されるノズルと、を備える。
【０００７】
別の実施形態は、基板洗浄装置を提供し、この基板洗浄装置は、基板を略垂直な姿勢で収容するように構成される処理容積部を画定し、かつ基板の通過を可能にするように構成される上部開口部を有するチャンバボディと、前記処理容積部の下側部分に配置される第１及び第２ローラであって、前記第１及び第２ローラの各々が、前記基板の外周縁を収容するように構成される溝を有し、かつ前記第１及び第２ローラが、前記基板を前記略垂直な姿勢で回転させるように構成される前記第１及び第２ローラと、前記処理容積部の上側部分に配置される圧力ホイールであって、前記圧力ホイールが、前記基板が通過する通路を空けるように構成される後退位置と、前記基板を保持するように構成される突出位置との間で移動することができ、前記圧力ホイールが、押圧力を前記基板の前記外周縁に加えて、前記基板を前記第１及び第２ローラに押し付けることにより、前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させるように構成される前記圧力ホイールと、前記処理容積部内に配置される回動アームに接続される揺動ノズルであって、前記揺動ノズルが、前記基板に平行に揺動し、加圧流体を前記基板の１つ以上の領域に向けて誘導するように構成される揺動ノズルと、を備える。
【０００８】
更に別の実施形態は、半導体基板を洗浄する方法を提供し、この方法は、第１及び第２ローラ上に基板を位置決めすることであって、前記第１及び第２ローラが、前記基板を支持し、前記基板を略垂直な姿勢で回転させるように構成される前記位置決めすることと、押圧力を前記基板の外周縁に圧力ホイールにより加えることにより前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させることと、前記第１及び第２ローラを回転させて前記基板を回転させることと、加圧流体を前記基板に向けて噴射ノズルから、前記噴射ノズルを前記基板の半径を横切って揺動させながら誘導することにより前記基板を洗浄することと、を含む。
【０００９】
本発明に関して上に列挙した特徴を詳細に理解することができるように、上に簡単に要約した本発明に関する更に詳細な説明は、添付の図面に幾つかが示されている実施形態を参照しながら行なわれる。しかしながら、これらの添付の図面は本発明の代表的な実施形態を示しているに過ぎず、従って、本発明が他の同様に効果的な実施形態を包含することができるので、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による研磨システムの模式平面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるジェット洗浄アセンブリの模式斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態によるジェット洗浄装置の模式側部断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、圧力ホイールが解放位置にある状態の図３Ａのジェット洗浄装置の模式側部断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３Ａのジェット洗浄装置の模式上面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、圧力ホイールが後退位置にある状態の図３Ａのジェット洗浄装置の模式上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするために、同じ参照番号を出来る限り使用して、複数の図に共通する同じ構成要素を指すようにしている。一実施形態において開示される構成要素群は、特別に説明することなく他の実施形態において利用することができるので好都合であると考えられる。
【００１２】
本発明の実施形態は概して、半導体基板を研磨プロセス後に洗浄する装置及び方法に関するものである。具体的には、本発明の実施形態は、加圧流体を使用して基板を洗浄する装置及び方法に関するものである。本発明の一実施形態は、基板を略垂直な姿勢で支持し、回転させる２つのローラと、押圧力を加えて基板を２つのローラで圧接する圧力ホイールと、加圧流体を基板に向かって放出するように構成される揺動ノズルと、を備える。本発明の実施形態によって、加圧流体を使用する基板洗浄が可能になるので、基板に形成されるトレンチ内に残留する研磨液及びパーティクルを除去することができる。圧力ホイール及び２つのローラから成る構成によって、基板を垂直位置で効果的に回転させることができ、これによって、基板搬送を簡易化することができる。一実施形態では、圧力センサを使用して基板に圧力ホイールから加わる押圧力をモニタリングすることにより、基板へのダメージを防止する。別の実施形態では、２つのローラは、１つのモータにより、ベルトアセンブリを介して駆動される。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による研磨システム１００の模式平面図である。研磨システム１００は普通、ファクトリインターフェース１０２と、洗浄モジュール１０４と、研磨モジュール１０６と、を含む。ウェットロボット１０８を設けて基板１７０をファクトリインターフェース１０２と研磨モジュール１０６との間で搬送する。ウェットロボット１０８は更に、基板を研磨モジュール１０６と洗浄モジュール１０４との間で搬送するように構成することができる。１つの動作モードでは、研磨システム１００を通過する半導体ウェハまたは他の被加工部材のような基板の流れは、矢印１６０で示される。
【００１４】
ファクトリインターフェース１０２は普通、ドライロボット１１０を含み、このドライロボット１１０は、基板１７０を１つ以上のカセット１１４と１つ以上の搬送プラットフォーム１１６との間で搬送するように構成される。一実施形態では、ドライロボット１１０は走行レール１１２に沿って移動することができる。
【００１５】
ウェットロボット１０８は普通、基板１７０をファクトリインターフェース１０２から被処理面を上に向けた水平な姿勢で取り出し、基板１７０をひっくり返して被処理面を下に向けた水平な姿勢にして研磨モジュール１０６に搬送し、基板１７０を回転させて垂直な姿勢にして洗浄モジュール１０４に搬送するように構成される。一実施形態では、ウェットロボット１０８は、ウェットロボット１０８の直線並進移動を容易にする走行レール１２０に取り付けられる。
【００１６】
研磨モジュール１０６は普通、基板１７０を保持するように構成される複数の研磨ヘッド１２６と、基板１７０をウェットロボット１０８から受け入れ、基板１７０を研磨ヘッド１２６に搬送するように構成されるロードカップ１２２と、基板１７０を研磨ヘッド１２６で研磨するように構成される２つ以上の研磨ステーション１２４と、を備える。
【００１７】
一実施形態では、これらの研磨ヘッド１２６は頭上式走行レール１２８に接続される。頭上式走行レール１２８は、研磨ヘッド１２６を搬送し、研磨ヘッド１２６を研磨ステーション１２４及びロードカップ１２２の上に選択的に位置決めするように構成される。該実施形態では、頭上式走行レール１２８は円形構造を有し、この円形構造によって、これらの研磨ヘッド１２６をロードカップ１２２及び研磨ステーション１２４の上で選択的に回転させ、かつ／またはロードカップ１２２及び研磨ステーション１２４から遠ざけることができる。頭上式走行レール１２８が、楕円形、長円形、直線形、または他の適切な方向的特徴を含む他の構造を有する構成が想到される。
【００１８】
処理中、基板１７０はカセット１１４から搬送プラットフォーム１１６にドライロボット１１０によって搬送される。次に、これらの基板１７０は、ウェットロボット１０８によってピックアップされ、ロードカップ１２２に搬送される。図１に戻って、処理済み基板を研磨モジュール１０６のロードカップ１２２に戻して、ウェットロボット１０８によって洗浄装置１０４に搬送する。洗浄装置１０４は普通、シャトル１４０と、１つ以上の洗浄モジュール１４４と、を含む。シャトル１４０は、搬送機構１４２を含み、この搬送機構１４２によって、処理済み基板をウェットロボット１０８から１つ以上の洗浄モジュール１４４に容易に渡すことができる。
【００１９】
処理済み基板は、頭上式搬送機構（図示せず）により、シャトル１４０から１つ以上の洗浄モジュール１４４を経て搬送される。図１に示す実施形態では、２つの洗浄モジュール１４４が平行に並んで配置される様子が示されている。これらの洗浄モジュール１４４の各々は普通、１つ以上のメガソニック洗浄装置と、１つ以上のブラシボックスと、１つ以上のスプレージェットボックスと、１つ以上の乾燥機と、を含む。図１に示す実施形態では、これらの洗浄モジュール１４４の各々は、メガソニック洗浄装置１４６と、２つのブラシボックスモジュール１４８と、ジェット洗浄モジュール１５０と、乾燥機１５２と、を含む。乾燥機１５２から出て行く乾燥済み基板は、回転させて水平な姿勢にしてドライロボット１１０によって取り出され、このドライロボット１１０が乾燥済み基板１７０を、ウェハ収納カセット群１４４のうちの１つのカセットの空スロットに戻す。本発明の利点を生かすように適合させることができる洗浄モジュールの一実施形態は、カリフォルニア州サンタクララ市にあるアプライドマテリアルズ社から市販されているＤＥＳＣＩＡ（Ｒ）洗浄装置とすることができる。
【００２０】
一実施形態では、搬送装置（図示せず）を使用して、洗浄モジュール１４４を通過する基板１７０を、順番に取り出して次に進める、すなわちメガソニック洗浄装置１４６から取り出してブラシボックスモジュール１４８に、次にジェット洗浄モジュール１５０及び乾燥機１５２に進める。各モジュール１４６，１４８，１５０は、異なる洗浄機能を集中的に発揮して、特定の洗浄効果を達成する。
【００２１】
メガソニック洗浄装置１４６は、メガソニックエネルギーを利用して効率的な洗浄工程を実行するように構成される。メガソニック洗浄装置の実施形態については、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｏｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｅｄｇｅ ｏｆ Ｔｈｉｎｋ Ｄｉｓｃ（シンクディスクの外周縁を洗浄する方法及び装置）」と題する米国特許第６，１１９，７０８号を参照することができる。
【００２２】
ブラシボックスモジュール１４８は、洗浄工程を、スクラブ動作のような機械的接触を利用して実行するように構成される。
【００２３】
乾燥機１５２は、基板を、洗浄して浴残留物を除去した後に迅速に乾燥させ、蒸発することによって筋、斑点が発生するのを防止するように構成される。乾燥機に関する記載については、「スピン−リンス−乾燥機」と題する米国特許第６，５１６，８１６号を参照することができる。
【００２４】
ジェット洗浄モジュール１５０は、洗浄工程を、加圧液体を利用して実行するように構成される。ジェット洗浄モジュールの例示的な実施形態については、本出願の図２〜４を用いて詳細に記載される。
【００２５】
一実施形態では、ジェット洗浄モジュール１５０は、垂直姿勢に配置される基板を、加圧液体流を利用して洗浄するように構成される。加圧液体流は、スクラブ後に、特にパーティクルまたは残留物を、処理対象の基板の表面のディープトレンチのような構造から除去した後に、更に洗浄するために用いられる。基板がジェット洗浄モジュール１５０内で垂直な姿勢になっているので、基板搬送の複雑さが低減される。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態によるジェット洗浄アセンブリ２００の模式斜視図である。ジェット洗浄アセンブリ２００は、支持フレーム２０１に固く固定される２つのジェット洗浄モジュール２０２を備える。各ジェット洗浄モジュール２０２は、基板を垂直な姿勢で受け入れ、洗浄するように構成される。ジェット洗浄アセンブリ２００は、２つの基板を並行して洗浄するように構成される図１の洗浄モジュール１０４のようなシステムにおいて使用することができる。
【００２７】
各ジェット洗浄モジュール２０２は、ボディ２０４の上面２０７に形成される開口部２０５を有する。開口部２０５は、基板の通過を可能にするように構成される。処理中、基板ハンドラー２０８が基板２０９をジェット洗浄アセンブリ２００に移送し、基板２０９を降下させてジェット洗浄モジュール２０２内に収容して洗浄し、洗浄済み基板２０９をジェット洗浄モジュール２０２からピックアップすることができる。
【００２８】
洗浄中、これらの開口部２０５を摺動蓋２０３で閉じて、洗浄液が飛び出すのを防止し、外部からパーティクルがジェット洗浄モジュール２０２に進入するのを防止することができる。一実施形態では、摺動蓋２０３は、両方のジェット洗浄モジュール２０２の開口部２０５に蓋をするように構成される。一実施形態では、アクチュエータ２０６が摺動蓋２０３に接続され、これらの開口部２０５を開閉し易いように構成される。
【００２９】
図３Ａは、本発明の一実施形態によるジェット洗浄モジュール２０２の模式側部断面図である。図４Ａは、図３Ａのジェット洗浄モジュール２０２の模式上面図である。
【００３０】
ジェット洗浄モジュール２０２のボディ２０４は処理容積部２２２を画定し、この処理容積部２２２は、基板２０９を当該処理容積部内で保持し、処理するように構成される。基板２０９は、上面の開口部２０５を通って処理容積部２２２に進入し、処理容積部２２２から退出していくことができる。排出口２１７は処理容積部２２２と流体連通している。ジェット洗浄モジュール２０２は、処理容積部２２２の下側部分に配置される２つの基板ローラ２１０，２１１を含む。各基板ローラ２１０，２１１は凹部２１０ａ，２１１ａを有し、これらの凹部２１０ａ，２１１ａは、外周縁部近傍で基板２０９を収容するように構成される。一実施形態では、基板ローラ２１０，２１１は、駆動軸２１０ｂ，２１１ｂにそれぞれ接続される。
【００３１】
駆動軸２１０ｂ，２１１ｂは、駆動機構に接続されて基板ローラ２１０，２１１を回転させる。駆動軸２１０ｂ，２１１ｂは、異なるモータによって回転させることができ、または同じモータを共有することができる。一実施形態では、駆動軸２１０ｂがモータ２２３に直接連結され、駆動軸２１１ｂがモータ２２３にベルトアセンブリ２２５及びホイール２２４を介して連結される。処理中、基板ローラ２１０，２１１は、略同じ速度で回転し、基板２０９を駆動して摩擦回転させる。
【００３２】
ジェット洗浄モジュール２０２は更に、基板２０９を基板ローラ２１０，２１１に処理中に押圧するように構成される圧力ホイール２１３を含む。一実施形態では、圧力ホイール２１３は、処理容積部２２２の上側部分に配置される。一実施形態では、圧力ホイール２１３は、図４Ａに示すように、凹部２１３ａを当該圧力ホイール内に有する。凹部２１３ａは、基板２０９の外周縁部を収容するように構成される。
【００３３】
処理中、圧力ホイール２１３は、矢印２１３ｂで示すように、圧力ホイール２１３の凹部２１３ａが基板２０９の外周縁に位置合わせされた状態で半径方向に内側に移動する。圧力ホイール２１３は最終的に、基板２０９の外周縁部に接触し、基板２０９の外周縁に圧力を加える。圧力ホイール２１３からの圧力は、基板２０９と基板ローラ２１０，２１１との摩擦を大きくするので、基板２０９を処理中に効率的に回転させることができる。
【００３４】
圧力ホイール２１３は運動機構２３０に接続され、この運動機構２３０は、処理容積部２２２の内部または外部に配置することができる。一実施形態では、運動機構２３０は軸方向アクチュエータ２２８を含み、この軸方向アクチュエータ２２８は、圧力ホイール２１３を突出または後退させるように構成される。図４Ａは、圧力ホイール２１３が突出位置にある状態のジェット洗浄モジュール２０２の模式上面図であり、この場合、圧力ホイール２１３は基板２０９に位置合わせされ、かつ圧力を基板２０９に加える位置にある。図４Ｂは、圧力ホイール２１３が後退位置にある状態のジェット洗浄モジュール２０２の模式上面図であり、この場合、圧力ホイール２１３は、基板２０９の垂直平面から外れて、基板２０９を処理容積部２２２に進入させる、または処理容積部２２２から退出させることができる。
【００３５】
運動機構２３０は更に、垂直アクチュエータ２２９を含み、この垂直アクチュエータ２２９は、圧力ホイール２１３及び軸方向アクチュエータ２２８を垂直方向に移動させて、圧力を基板２０９に加える、または基板２０９を解放するように構成される。図３Ａは、圧力ホイール２１３が押圧位置にある様子を示しており、この位置では、圧力ホイール２１３が基板２０９に接触し、垂直方向の圧力を基板２０９に加える。図３Ｂは、圧力ホイール２１３が解放位置にある状態の図３Ａのジェット洗浄モジュール２０２の模式側部断面図であり、この位置では、圧力ホイール２１３が基板２０９から外れ、軸方向アクチュエータ２２８によって後退するための位置にある。
【００３６】
一実施形態では、圧力は、圧力ホイール２１３を垂直アクチュエータ２２９によって降下させて基板２０９に押し付けることにより加えられる。基板２０９へのダメージを回避し、十分な押圧力を基板２０９に確実に加えるために、基板２０９に圧力ホイール２１３から加わる圧力の大きさをモニタリングする。一実施形態では、圧力の大きさは、垂直アクチュエータ２２９をモニタリングすることによりモニタリングすることができる。一実施形態では、垂直アクチュエータ２２９の１つ以上の動作パラメータを、圧力ホイール２１３との間に加わる圧力の大きさに相関させることができる。一実施形態では、センサ２３１を垂直アクチュエータ２２９及びシステムコントローラ２３２に接続する。システムコントローラ２３２は続いて、センサ２３１からの信号に従って、制御信号を垂直アクチュエータ２２９に送信する。
【００３７】
一実施形態では、垂直アクチュエータ２２９は油圧シリンダを含み、センサ２３１は圧力センサであり、基板２０９に加わる圧力の大きさは、油圧シリンダの油圧を測定することによりモニタリングすることができる。
【００３８】
一実施形態では、圧力ホイール２１３は軸２１３ｂの回りを回転することができる。処理中、圧力ホイール２１３は、圧力を回転している基板２０９に加えながら、軸２１３ｂの回りを受動的に回転する。一実施形態では、エンコーダのような回転センサを圧力ホイール２１３に接続することができ、基板２０９の回転速度は、圧力ホイール２１３に接続される回転センサをモニタリングすることにより測定することができる。
【００３９】
別の実施形態では、ジェット洗浄モジュール２０２は、処理中に基板２０９との接触を行なう位置に配置されるセンサホイール２１６を含む。センサホイール２１６は、基板２０９と一緒に回転し、基板２０９の回転速度を回転センサ２２６に伝えるように構成される。一実施形態では、センサホイール２１６を処理容積部２２２の下側部分に配置して、基板２０９がセンサホイール２１６に載るようにする。回転センサ２２６が更に、システムコントローラ２３２に接続される。
【００４０】
ジェット洗浄モジュール２０２は更に、処理容積部２２２内に配置される回動アーム２１４を含む。回動アーム２１４の一方の端部はモータアセンブリ２１５に接続され、このモータアセンブリ２１５は、回動アーム２１４を、回動軸２２７を中心に回動させて、回動アーム２１４が基板２０９に略平行な平面内を移動するようにする。ノズル２１８は、回動アーム２１４の遠位端に配置される。ノズル２１８は、加圧流体を基板２０９に向かって誘導して、パーティクルまたは残留物を基板２０９から、具体的には基板２０９の素子形成面に形成されるトレンチ構造から取り除くように構成される。ノズルから放出される加圧流体の圧力を調整してプロセス要件に適合させることができる。ノズル２１８は、ＤＩ水（脱イオン水）または他の洗浄液を放出するように構成することができる。
【００４１】
図３Ａ及び３Ｂは、回動アーム２１４の２つの異なる位置を示している。処理中、基板２０９の回転、及び回動アーム２１４の回動運動によって、ノズル２１８が加圧流体を基板２０９の表面全体に向かって確実に誘導する。一実施形態では、回動アーム２１４は、処理容積部２２２の上側部分の近傍に配置される。
【００４２】
ジェット洗浄モジュール２０２は更に、処理容積部２２２内に配置される洗浄液噴射バー２２０，２２１を含む。一実施形態では、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１は、処理容積部２２２の両方の側面の側に配置され、洗浄液を、基板２０９の両面に誘導するように構成される。一実施形態では、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１は、長さ方向に配置される複数のノズル２２０ａ，２２１ａを有する。複数のノズル２２０ａ，２２１ａは、洗浄液を基板２０９に向けて誘導するように構成される。一実施形態では、複数のノズル２２０ａ，２２１ａは、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１に沿ってそれぞれ均一に分布させる。一実施形態では、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１は、処理容積部２２２の上側部分に配置される。
【００４３】
ジェット洗浄モジュール２０２は更に、これらの洗浄液噴射バー２２０，２２１の上方に配置される水噴射バー２１９を含む。水噴射バー２１９は、長さに沿って配置される複数の噴射ノズル（図示せず）を有する。一実施形態では、水噴射バー２１９は、基板２０９が処理容積部２２２に搬入されているときに、または処理容積部２２２から搬出されているときに、ＤＩ水を基板２０９に向けて噴射するように構成される。一実施形態では、水噴射バー２１９を使用して、基板２０９を洗浄前に濡らすことができる。一実施形態では、水噴射バー２１９及び回動アーム２１４は、基板２０９に対して同じ面の側に配置される。
【００４４】
ジェット洗浄アセンブリ２００を使用する例示的な洗浄プロセスは次の通りとすることができる。摺動蓋２０３が、戻る方向に摺動して、ジェット洗浄モジュール２０２の開口部２０５を露出させ、各ジェット洗浄モジュール２０２内の圧力ホイール２１３は後退位置にある。基板ハンドラー２０８が２つの基板２０９を、これらの開口部２０５の上に搬送し、次に、基板２０９を降下させて、基板２０９の素子形成面が回動アーム２１４の方を向いた状態で処理容積部２２２内に収容する。次に、基板ハンドラー２０８が処理容積部２２２から出て行き、摺動蓋２０３が移動してこれらの開口部２０５を閉鎖する。
【００４５】
水噴射バー２１９は、水を基板２０９に向けて噴射して、基板２０９を各ジェット洗浄モジュール２０２内で濡らす。基板ローラ２１０，２１１に基板２０９を載せ、基板ハンドラー２０８が処理容積部２２２から出て行く。圧力ホイール２１３が突出して基板２０９に位置合わせされる。次に、圧力ホイール２１３を降下させて基板２０９に接触させ、圧力を基板２０９に加える。圧力ホイール２１３は、垂直アクチュエータ２２９のパラメータが臨界値に達すると停止する。次に、基板２０９は、洗浄液噴射バー２１９，２２０が洗浄液を基板２０９の両面に噴射し、ノズル２１８が、回動アーム２１４が軸２２７の回りを回動し、基板２０９が基板ローラ２１０，２１１によって回転している状態で加圧洗浄流体を基板２０９に向けて誘導しながら洗浄される。
【００４６】
基板２０９を洗浄した後、圧力ホイール２１３が上昇して基板２０９を解放し、次に、後退して基板２０９が通過するための通路を空ける。摺動蓋２０３が移動して、これらの開口部２０５を露出させ、基板ハンドラー２０８が降下して処理容積部２２２内に移動し、これらの基板２０９をピックアップする。
【００４７】
これまでの記述は、本発明の実施形態に関して行なわれているが、本発明の他のさらなる実施形態を、本発明の基本的範囲から逸脱しない範囲で想到することができ、本発明の範囲は以下の請求項により定義される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容積部を画定するチャンバボディと；
前記処理容積部内に配置される２つのローラであって、これらのローラの各々が、基板の外周縁を収容するように構成される溝を有し、かつこれらの２つのローラが、基板を略垂直な姿勢で支持し、前記基板を回転させるように構成される、前記２つのローラと；
前記処理容積部内に可動に配置され、かつ前記基板に平行に移動し、加圧流体を前記基板の１つ以上の領域に向けて誘導するように構成されるノズルと；
前記処理容積部内に配置される回動アームであって、前記回動アームが、回動モータに接続される前記回動アームの第１端部を有し、前記ノズルが、前記回動アームの第２端部に接続され、前記回動アームが、前記ノズルを、前記基板を横切って移動させるように構成される、前記回動アームと；
を備えた基板洗浄装置。
【請求項２】
前記回動アームは、前記基板の上側部分に対応する領域内で前記ノズルを移動させるように構成される、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記処理容積部内に配置される圧力ホイールを更に備え、前記圧力ホイールは、押圧力を前記基板の外周縁に加えて、前記基板を前記２つのローラに押し付けるように構成される、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記圧力ホイールに接続される移動機構を更に備え、前記移動機構は、前記基板が通過するための通路を空けるように構成される後退位置と、前記基板を前記圧力ホイールと前記２つのローラとの間に保持するように構成される突出位置との間で前記圧力ホイールを移動させる位置制御アクチュエータを含み、前記移動機構は、前記突出位置の前記圧力ホイールを移動させて前記基板を押し付け、解放するように構成される係合アクチュエータを更に含む、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記係合アクチュエータは：
直線シリンダと；
前記直線シリンダに接続される圧力センサと、を含み、前記圧力センサが、前記基板に加わる圧力を示す特徴量を検出するように構成される、請求項４に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記圧力ホイールに接続される回転センサを更に備え、前記回転センサが、前記基板の回転速度を測定するように構成される、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記処理容積部内に配置される第１及び第２噴射バーを更に備え、前記第１及び第２噴射バーの各々が、前記各噴射バーに形成される複数のノズルを有し、前記第１及び第２噴射バーが、洗浄液を前記基板の表面及び裏面に噴射するように構成される、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
基板を略垂直な姿勢で収容するように構成される処理容積部を画定し、かつ基板の通過を可能にするように構成される上面開口部を有するチャンバボディと；
前記処理容積部の下側部分に配置される第１及び第２ローラであって、前記第１及び第２ローラの各々が、前記基板の外周縁を収容するように構成される溝を有し、かつ前記第１及び第２ローラが、前記基板を前記略垂直な姿勢で回転させるように構成される、前記第１及び第２ローラと；
前記処理容積部の上側部分に配置される圧力ホイールであって、前記圧力ホイールが、前記基板が通過する通路を空けるように構成される後退位置と、前記基板を保持するように構成される突出位置との間で移動することができ、前記圧力ホイールが、押圧力を前記基板の前記外周縁に加えて、前記基板を前記第１及び第２ローラに押し付けることにより、前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させるように構成される、前記圧力ホイールと；
前記処理容積部内に配置される回動アームに接続され、かつ前記基板に平行に揺動し、加圧流体を前記基板の１つ以上の領域に向けて誘導するように構成される揺動ノズルと；
を備えた基板洗浄装置。
【請求項９】
前記処理容積部内に配置される第１及び第２噴射バーを更に備え、前記第１及び第２噴射バーの各々が、前記各噴射バーに形成される複数のノズルを有し、前記第１及び第２噴射バーが、洗浄液を前記基板の表面及び裏面に噴射するように構成される、請求項８に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
前記圧力ホイールに接続される移動機構を更に備え、前記移動機構は：
前記基板が通過する通路を空けるように構成される後退位置と、前記基板を前記圧力ホイールと前記第１及び第２ローラとの間に保持するように構成される突出位置との間で前記圧力ホイールを移動させる位置制御アクチュエータと；
前記突出位置の前記圧力ホイールを移動させて前記基板を押し付け、解放するように構成される係合アクチュエータと、を含み、前記係合アクチュエータは：
直線シリンダと；
前記直線シリンダに接続され、かつ前記基板に加わる圧力を示す特徴量を検出するように構成される圧力センサと、を含む、
請求項８に記載の基板洗浄装置。
【請求項１１】
前記圧力ホイールに接続される回転センサを更に備え、前記回転センサは、前記基板の回転速度を測定するように構成される、請求項１０に記載の基板洗浄装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２ローラの両方に接続される駆動モータを更に備え、前記駆動モータは、前記第１及び第２ローラを回転させることにより前記基板を回転させるように構成され、前記駆動モータは、前記第１ローラに直接連結され、前記駆動モータは、前記第２ローラにベルトアセンブリを介して連結される、請求項８に記載の基板洗浄装置。
【請求項１３】
半導体基板を洗浄する方法であって：
基板を第１及び第２ローラに載るように位置決めすることであって、前記第１及び第２ローラが、前記基板を支持し、前記基板を略垂直な姿勢で回転させるように構成される、前記位置決めすることと；
前記基板の外周縁に圧力ホイールにより押圧力を加えることにより、前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させることと；
前記第１及び第２ローラを回転させて前記基板を回転させることと；
前記基板に向けて加圧流体を噴射ノズルから、前記噴射ノズルを前記基板の半径を横切って揺動させながら誘導することにより、前記基板を洗浄することと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させることは：
直線シリンダを使用して、前記圧力ホイールを前記第１及び第２ローラに向けて移動させることと；
前記直線シリンダの圧力を測定することにより、前記基板に加わる前記押圧力をモニタリングすることと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板の両方の面の側に配置される噴射バーを使用して、前記基板の表面及び裏面に洗浄液を噴射することを更に含み、これらの噴射バーの各々は、前記各噴射バーに形成される複数の噴射ノズルを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
処理容積部を画定するチャンバボディと；
前記処理容積部内に配置される２つのローラであって、これらのローラの各々が、基板の外周縁を収容するように構成される溝を有し、かつこれらの２つのローラが、基板を略垂直な姿勢で支持し、前記基板を回転させるように構成される、前記２つのローラと；
前記処理容積部内に可動に配置され、かつ前記基板に平行に移動し、加圧流体を前記基板の１つ以上の領域に向けて誘導するように構成されるノズルと；
前記処理容積部内に配置される回動アームであって、前記回動アームが、回動モータに接続される前記回動アームの第１端部を有し、前記ノズルが、前記回動アームの第２端部に接続され、前記回動アームが、前記ノズルを、前記基板を横切って移動させるように構成される、前記回動アームと；
を備えた基板洗浄装置。
【請求項２】
前記回動アームは、前記基板の上側部分に対応する領域内で前記ノズルを移動させるように構成される、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記処理容積部内に配置される圧力ホイールを更に備え、前記圧力ホイールは、押圧力を前記基板の外周縁に加えて、前記基板を前記２つのローラに押し付けるように構成される、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記圧力ホイールに接続される移動機構を更に備え、前記移動機構は、前記基板が通過するための通路を空けるように構成される後退位置と、前記基板を前記圧力ホイールと前記２つのローラとの間に保持するように構成される突出位置との間で前記圧力ホイールを移動させる位置制御アクチュエータを含み、前記移動機構は、前記突出位置の前記圧力ホイールを移動させて前記基板を押し付け、解放するように構成される係合アクチュエータを更に含む、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記係合アクチュエータは：
直線シリンダと；
前記直線シリンダに接続される圧力センサと、を含み、前記圧力センサが、前記基板に加わる圧力を示す特徴量を検出するように構成される、請求項４に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記圧力ホイールに接続される回転センサを更に備え、前記回転センサが、前記基板の回転速度を測定するように構成される、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記処理容積部内に配置される第１及び第２噴射バーを更に備え、前記第１及び第２噴射バーの各々が、前記各噴射バーに形成される複数のノズルを有し、前記第１及び第２噴射バーが、洗浄液を前記基板の表面及び裏面に噴射するように構成される、請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
基板を略垂直な姿勢で収容するように構成される処理容積部を画定し、かつ基板の通過を可能にするように構成される上面開口部を有するチャンバボディと；
前記処理容積部の下側部分に配置される第１及び第２ローラであって、前記第１及び第２ローラの各々が、前記基板の外周縁を収容するように構成される溝を有し、かつ前記第１及び第２ローラが、前記基板を前記略垂直な姿勢で回転させるように構成される、前記第１及び第２ローラと；
前記処理容積部の上側部分に配置される圧力ホイールであって、前記圧力ホイールが、前記基板が通過する通路を空けるように構成される後退位置と、前記基板を保持するように構成される突出位置との間で移動することができ、前記圧力ホイールが、押圧力を前記基板の前記外周縁に加えて、前記基板を前記第１及び第２ローラに押し付けることにより、前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させるように構成される、前記圧力ホイールと；
前記処理容積部内に配置される回動アームに接続され、かつ前記基板に平行に揺動し、加圧流体を前記基板の１つ以上の領域に向けて誘導するように構成される揺動ノズルと；
を備えた基板洗浄装置。
【請求項９】
前記処理容積部内に配置される第１及び第２噴射バーを更に備え、前記第１及び第２噴射バーの各々が、前記各噴射バーに形成される複数のノズルを有し、前記第１及び第２噴射バーが、洗浄液を前記基板の表面及び裏面に噴射するように構成される、請求項８に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
前記圧力ホイールに接続される移動機構を更に備え、前記移動機構は：
前記基板が通過する通路を空けるように構成される後退位置と、前記基板を前記圧力ホイールと前記第１及び第２ローラとの間に保持するように構成される突出位置との間で前記圧力ホイールを移動させる位置制御アクチュエータと；
前記突出位置の前記圧力ホイールを移動させて前記基板を押し付け、解放するように構成される係合アクチュエータと、を含み、前記係合アクチュエータは：
直線シリンダと；
前記直線シリンダに接続され、かつ前記基板に加わる圧力を示す特徴量を検出するように構成される圧力センサと、を含む、
請求項８に記載の基板洗浄装置。
【請求項１１】
前記圧力ホイールに接続される回転センサを更に備え、前記回転センサは、前記基板の回転速度を測定するように構成される、請求項１０に記載の基板洗浄装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２ローラの両方に接続される駆動モータを更に備え、前記駆動モータは、前記第１及び第２ローラを回転させることにより前記基板を回転させるように構成され、前記駆動モータは、前記第１ローラに直接連結され、前記駆動モータは、前記第２ローラにベルトアセンブリを介して連結される、請求項８に記載の基板洗浄装置。
【請求項１３】
半導体基板を洗浄する方法であって：
基板を第１及び第２ローラに載るように位置決めすることであって、前記第１及び第２ローラが、前記基板を支持し、前記基板を略垂直な姿勢で回転させるように構成される、前記位置決めすることと；
前記基板の外周縁に圧力ホイールにより押圧力を加えることにより、前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させることと；
前記第１及び第２ローラを回転させて前記基板を回転させることと；
前記基板に向けて加圧流体を噴射ノズルから、前記噴射ノズルを前記基板の半径を横切って揺動させながら誘導することにより、前記基板を洗浄することと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記基板を前記第１及び第２ローラに係合させることは：
直線シリンダを使用して、前記圧力ホイールを前記第１及び第２ローラに向けて移動させることと；
前記直線シリンダの圧力を測定することにより、前記基板に加わる前記押圧力をモニタリングすることと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板の両方の面の側に配置される噴射バーを使用して、前記基板の表面及び裏面に洗浄液を噴射することを更に含み、これらの噴射バーの各々は、前記各噴射バーに形成される複数の噴射ノズルを有する、請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【公表番号】特表２０１２−５０４８６８（Ｐ２０１２−５０４８６８Ａ）
【公表日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３００９０（Ｐ２０１１−５３００９０）
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５６６７９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３９４０９
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５６６７９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３９４０９
【国際公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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