回路基板の洗浄装置
【課題】ウェハーの中央領域の特異な洗浄を補償する手段を取る新しいスクラバータイプ装置を提供する。回転ブラシをローラーで置換したスクラバータイプの洗浄装置を提供する。
【解決手段】ウェハー等は、基板の中央領域に面する区画に配置された一つ以上の非接触部分を有する回転ブラシを用いるか、またはウェハー及び回転ブラシの相対位置を切り換えるか、またはウェハーの中央領域の方へ優先的に洗浄液を向けることによって洗浄される。洗浄材のウェブ１１６を各ローラー１１０と基板との間に介装する。洗浄材の様々の異なるウェブ、例えば一つの織物、表面が各洗浄パスで再生された洗浄材の連続ループ、キャリアテープ等に設けた接着剤等を用いることができる。
【解決手段】ウェハー等は、基板の中央領域に面する区画に配置された一つ以上の非接触部分を有する回転ブラシを用いるか、またはウェハー及び回転ブラシの相対位置を切り換えるか、またはウェハーの中央領域の方へ優先的に洗浄液を向けることによって洗浄される。洗浄材のウェブ１１６を各ローラー１１０と基板との間に介装する。洗浄材の様々の異なるウェブ、例えば一つの織物、表面が各洗浄パスで再生された洗浄材の連続ループ、キャリアテープ等に設けた接着剤等を用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路デバイスの製造分野に関するものであり、より詳細には、回路基板の洗浄分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路デバイスを製造する際、該回路デバイスを形成および／または搭載する基板を洗浄する必要があることが多い。回路基板の洗浄は、半導体基板上の集積回路デバイスの製造の場合に特に重要である。
【０００３】
半導体基板（例えばシリコンウェハー）上の集積回路デバイスの製造時に、多くの洗浄工程を実行する必要がある。これらの洗浄プロセスでは、半導体基板上に担持された表面層から、該表面（又は複数の表面）上のすでに形成された構造を傷つけることなく、微量の金属及び粒子のような異物を除去することが通常望まれる。表面上の異物を保持する力の性質及び強度は様々である。洗浄プロセスは、化学機械平坦化（ＣＭＰ）の後、特に金属ＣＭＰの後に実行される洗浄工程の場合に特にやりがいがある。
【０００４】
従来、様々なウェハー洗浄プロセス（ＣＭＰ後のウェハー洗浄を含む）は、一つ以上のブラシステーションを含むスクラバーとして既知の装置を用いて行われる。図１は、半導体ウェハーの両主要面を同時に洗浄することを可能にする典型的なブラシステーション配置を示す。
【０００５】
図１に示すように、ウェハーＷをポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）のようなポリマー材料からなる外表面を有する一対のスクラバーブラシ１の間に配置し、直接接触させる。ブラシ及びウェハーの洗浄を助けるために、洗浄液を塗布する。これらの洗浄液は、ウェハーおよび／またはブラシ上へ滴らせるか、若しくはウェハー上に噴霧するか、又はブラシ自体を通して供給するいずれかである。洗浄液は、通常特定用途のために設計された特殊化学薬品である。これら化学薬品は、一般に水性で、ウェハーの表面で０．１Ｍをはるかに下回るモル濃度を有する有機酸（クエン酸、シュウ酸等）または有機塩基（特にＴＭＡＨ）に典型的に基づくものである。ブラシをイオン交換水の定流に通常つなぎ、ウェハーが洗浄装置を通過する際またはブラシ洗浄サイクル時に化学薬品を供給する。
【０００６】
従来のスクラバーベースの洗浄プロセスでは、半導体基板（ここではウェハーＷ）がそれ自身の軸の周りを回転し、スクラバーブラシ１がそれぞれの軸の周りを回転する。ウェハー及びスクラバーブラシが回転するにつれて、ウェハー面上の粒子がスクラバーブラシの機械的作用および／または溶液の化学作用によって除去される。次いで、チャンバーの流体力学がウェハー面から除去された粒子を除去する。洗浄化学薬品を適当に選択する場合、これはまた、互いに反発するようにウェハー面上の粒子及び物質のゼータ電位を調整することにより洗浄を助けることでき、粒子の除去を一層容易にする。さらに、洗浄液の適切な選択によって、ウェハー面の極めて薄いエッチングによって、粒子を離昇することが可能である。また、洗浄を効率的にして、誘電体面上の金属種の再堆積を除去し、抑制すべきである。これらは、ウェハー上に製造した仕上げ集積回路の電気的な表面漏れを減少することを助ける。
【０００７】
図１の配列では、ウェハーが垂直に指向するので、このスクラバー配列を「垂直配置」と称する。水平配置もまた用いる。
【０００８】
従来技術の、従来のスクラバータイプ洗浄装置は、多くの不利な点がある。
【０００９】
最初に、図１に示した従来の装置の考慮すべき事項は、ウェハーを洗浄する方法がウェハー上の半径方向位置によって異なることを示す。より詳細には、ウェハーＷの中心はスクラバーブラシ１と連続して接触中である一方、ウェハーの周縁はスクラバーブラシと間欠的に接触するのみである。図２のグラフは、ウェハーがブラシと接触するのに費やす時間の割合がウェハー上の半径方向位置でおよそどのように変化するかを示す。さらにまた、ウェハー及びスクラバーブラシの回転によってもたらされる流体力学が、洗浄流体をウェハー上の他の領域と比較して、ウェハーの中央領域上で異なって作動させる。
【００１０】
上記プロセスの結果として、ウェハーの半径方向にわたって洗浄状態の勾配があり、ウェハーの中心はウェハーの縁より異なった洗浄度合いを有する。これは、ウェハーの中央部にある種の欠陥、特にＣｕＣＭＰプロセスに対するデンドライト及び腐食の発生頻度の増大に至る。他のプロセス後のスクラビングは、ウェハーの中心で同様の比較的高い欠陥レベルまたは逆のもの（中心が縁より適切に洗浄される）になり得る。この効果は、従来のスクラバー装置を用いるＣＭＰ後洗浄プロセス後のウェハー上の欠陥マップを示す図３に示される。
【００１１】
図３Ａは、従来のスクラビング装置を用いて洗浄した全ウェハーの画像を示す。図３Ａの画像において、斑点が欠陥検査ツールによって検出される欠陥を表す。図３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄは、ウェハーの中央部の接写画像を示し、この中央部のみで見られる腐食欠陥を表す。
【００１２】
第二に、同じスクラバーブラシを用いて一連の異なるウェハーを洗浄する。時間が経過するにつれて、ブラシが徐々に粒子を蓄積し、これらを洗浄する次のウェハーに再堆積し始める。この蓄積及び再堆積は、ウェハーが洗浄ステーションに存在しないときにブラシを洗浄液および／またはイオン交換水によって洗浄されるという事実にもかかわらず発生し、またブラシの外面が流体を吸収しない材料（粒子でいっぱいの流体の吸収を予防しようとして）から構成しても発生する。さらに、粒子がブラシ表面内に埋設されるようになり、その後洗浄を受けるウェハーに引掻き傷を生ずることになる。
【００１３】
最後に、ブラシを変えることが時々必要である。これは、例えばローラー間の間隔を再調整する必要のため、洗浄装置の長い休止時間を含む場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述した問題を考慮してなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、特許請求の範囲に記述したような洗浄方法及び洗浄装置を提供する。
【００１６】
本発明の特徴および利点は、添付図面を参照して一例として示された様々な好ましい実施態様の記述から明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、半導体ウェハーの洗浄用の従来のスクラバーに基づくデバイスの概略図である。
【図２】図２は、図１に示したような従来のウェハー洗浄デバイスを用いる際に、洗浄ブラシと接触する所定のウェハー部分の時間の割合がウェハー上の半径方向位置でいかにして変化するかを示すグラフである。
【図３】図３は、図１に示したような従来のウェハー洗浄デバイスを用いて後ＣＭＰ洗浄を受けた半導体ウェハー上の欠陥を示すもので、ここで 図３Ａは全ウェハーの欠陥マップを示し、 図３Ｂ〜３Ｄはウェハーの中心での腐食欠陥を示す。
【図４】図４は、本発明の第一の態様に従うスクラバータイプのウェハー洗浄デバイスに用いるためのブラシの好ましい実施形態を示すもので、ここで 図４Ａはブラシの側面図で、 図４Ｂは図３Ａの線Ｘ−Ｘ’に沿っての横断面で、 図４Ｃは図３Ｂの線分Ｙ−Ｙ’に沿っての横断面である。
【図５】図５は、本発明の第一の態様に従うスクラバータイプのウェハー洗浄デバイスに有用なブラシ表面の他の構造を示すもので、ここで 図５Ａは先細り端を有する単一キャビティを用いる代案を示し、 図５Ｂは先細り端を有する複数のキャビティを用いる代案を示し、 図５Ｃは幅を変化させた螺旋溝を用いる代案を示し、 図５Ｄはブラシ表面の異なる区域内に異なった密度で分布させたキャビティを用いる代案を示す。
【図６】図６は、本発明の第二の態様に従うスクラバータイプの洗浄装置の第一の好ましい実施形態における主要な部材の概略図である。
【図７】図７は、図６のスクラバータイプの洗浄装置の代案の概略図である。
【図８】図８は、本発明の第二の態様に従うスクラバータイプの洗浄装置の第二の好ましい実施形態における主要な部材の概略図である。
【図９】図９は、本発明の第二の態様に従うスクラバータイプの洗浄装置の第三の好ましい実施形態における主要な部材の概略図である。
【図１０】図１０は、ウェハー等に対する第一の支持配列の概略図で、ここで図１０Ａ〜１０Ｃはウェハーの異なる位置を示す。
【図１１】図１１は、ウェハー等に対する第二の支持配列の概略図で、ここで図１１Ａ〜１１Ｄはウェハーの異なる位置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第一の態様は、ウェハー等にわたって洗浄性能の違いを減らすために設計されたスクラバータイプの洗浄方法及び装置に関するもので、ここに説明する。
【００１９】
第一の態様による本発明の第一の好ましい実施態様では、スクラバー装置に用いる従来のブラシを、図４に示すような新しいタイプの形を有するブラシと置換する。図４Ａは新たなブラシの一実施形態の側面図を示し、一方図４Ｂは図４ＡのＸ―Ｘ’線に沿った断面図を示し、図４Ｃは図４ＢのＹ−Ｙ’線に沿った断面図を示す。新たなブラシは、従来のスクラバーブラシと同一の材料を用いて形成することができる。
【００２０】
従来のスクラバーブラシは円筒形である。図４で見ることができるように、本発明の本実施形態は、一般に円筒形を有するブラシを活用するが、スクラバーブラシが通常洗浄されるウェハーの中央領域と連続的に接触する領域で、該ブラシの周辺にキャビティＣがある。このキャビティは、ブラシが洗浄するウェハーの中央部分と接触しない非接触領域を生ずる。一般に、この非接触領域はシリンダの長さに沿ってほぼ中央に位置することになる。
【００２１】
図４Ｃに示す断面図からわかるように、非接触領域はブラシの外周の周りに一定の距離のみ延在し、ブラシの各回転時に、従来のスクラビング装置におけるような連続接触の代わりに、洗浄するウェハーの中心がある僅かな時間ブラシ表面と接触することを確保する。好ましくは、キャビティＣの寸法を、ウェハーの全半径が略同じ量の時間ブラシと接触することを確保するように選択する。
【００２２】
本発明の本実施形態によれば、ブラシ内のキャビティＣは、洗浄時に圧力がブラシとウェハー（または同等のもの）との間に付与されることを念頭において、洗浄を受けるウェハー（または同等のもの）の中央領域とブラシ表面との間の接触がこの位置でないことを確保するに十分な深さｄを有するべきである。適切な深さは、通常０．５〜５ｍｍの間である。
【００２３】
応力のウェハー内での発生、又はその前後表面に作用する摩擦の違いを回避するために、図４に従う一対のブラシ（図１にブラシとして配置）を用いて、ウェハーの前後表面を同時に洗浄し、並びにブラシの一つの非接触部分がウェハーの前面の方に面するとき、他のブラシの非接触部分が同時にウェハーの後面に面するようにブラシの回転を同調するのが好ましい。
【００２４】
図３に示したように、ブラシ内のキャビティＣの側壁は、ブラシの円筒状外面とほぼ垂直であり、これら側壁が互いに且つキャビティの基部にほぼ垂直である（すなわち、第一の平面内で長方形断面のキャビティを、また第一の平面に対して垂直な第二の平面内で扇形断面のキャビティを画成する）。しかしながら、本発明は、ブラシの外面と洗浄を受けるウェハー等の中央領域との間の非接触領域を設けるために、この形態のキャビティの使用に限定するものでない。より詳細には、キャビティの深さがキャビティ中心で最も大きく、キャビティの周辺部に向かって段々と小さくしてウェハーの界面で剪断応力を最小化するように、キャビティの側壁を傾けることができる。
【００２５】
さらに、ウェハーの異なる部分がブラシ表面と接触するのに費やす時間量を均一にするために、一つ以上のキャビティの異なる形状を用いることができる。例えば、図５Ａに示すように、単一のキャビティＣ’をブラシ表面に設ける場合でも、このキャビティの幅および／または深さをブラシの軸方向（ウェハーの半径方向に対応する）に沿って変えることができる。特に、キャビティの幅および／または深さはウェハーの径方向内側部分と接触するように設計された領域で最も大きく、ウェハーの径方向外側部分と接触するように設計された領域の方へ段々に小さくなるようにすることができるので、ウェハー上の各点が同じ時間量でブラシと接触する。
【００２６】
他の代案を図５Ｂに示す。この代案によれば、単一のキャビティを用いる代わりに、ウェハー及びブラシの異なる領域の間で接触時間を等しくするために、複数のキャビティＣ’’をブラシの外周の周りに配する。図５Ｂに示す例においては、ウェハーの中心からウェハーの径方向外側部分の方に幅を漸減するようにこれらキャビティＣ’’を形成するが、他のキャビティ形状も用いることができる。
【００２７】
他の可能性（図５Ｃに示すように）は、ブラシ表面に一つ以上のスパイラル形状の溝Ｇを用いてブラシとウェハーとの間に非接触領域を設けることを含む。スパイラル形状の溝（または複数の溝）Ｇは、ブラシとウェハー上の異なる領域との間で一定の接触時間を維持するように、ブラシの両末端の方へ薄く（ウェハーの径方向外側部分と接触することになる）、ブラシ中点の方に厚く、深い（ウェハーの中心と接触することになる）ようにすることができる。
【００２８】
ブラシ表面のさらにもう一つの可能な形状を図５Ｄに示す。この代案によれば、ブラシの表面に、ブラシとウェハーとの間の接触を減らす多数のキャビティを備える。キャビティの数は、ウェハーの中心と接触するように設計したブラシ表面の第一ゾーンＺ１で最も多く、ウェハー上の径方向外側領域と接触するゾーンＺ２及びＺ３で徐々に減少する。ウェハー上の径方向最外側領域と接触するように設計したゾーンＺ４は、キャビティを有しない場合がある。
【００２９】
図５Ｄの代案において、ブラシ表面のキャビティの分布はブラシ表面の異なったゾーンで不連続な形態で変化するが、これは重要でない。キャビティの分布は連続的に変えることができ、またはキャビティのサイズは変化することができる（個別的にまたは連続的に）。
【００３０】
ブラシ表面のキャビティまたは複数のキャビティが種々の形態を有することができ、図面に示されたものに限定されないことに留意する必要がある。また、ブラシ表面とウェハーの全ての異なる領域との間の接触時間を等しくするようにキャビティ／溝のパターンを配列することが好ましいけれども、接触時間がたとえ等しくなくとも（接触時間の違いが減する場合）、本実施形態（及びその代案）は利点を提供する。より詳細には、キャビティ／溝のパターンは単にウェハーの中央部分とブラシとの間の接触時間を単に減らすのに役立つことができ、ウェハーの他の部分によって感じられる接触時間に近づくようにする。
【００３１】
さらに、本発明の第一の態様（及びその代案）に従う上記第一の好ましい実施形態は、ブラシとウェハーの異なる部分との間の接触時間の点で設計されたキャビティ／溝のパターンを使用するけれども、キャビティ／溝のパターンの設計は、ウェハーが洗浄された後に観察される欠陥の分布（欠陥分布の経験的観察に基づく）を等しくし、および／または全体的な欠陥数を最小化するように設定することができる。
【００３２】
本発明の第一の態様に従う第二の実施形態は、従来のブラシを更に用い得るが、ウェハー（または同等のもの）の中央領域とブラシとの間の連続的接触がブラシとウェハーとの間の相対的な並進運動を導入することにより防止されるスクラバー装置を提供する。
【００３３】
特に本実施形態によれば、スクラバーブラシと連続接触することなく、ウェハー（または同等のもの）の中央領域が十分な洗浄度を受けることを確保するように選択した速度でウェハーの位置を上下に切り換えることができる。あるいは、ウェハー（または同等のもの）が固定位置で回転するのに対して、ブラシの位置を上下に切り換えることによって所望の並進運動を達成することができる。好ましくは、ブラシの全位置に対するウェハー位置の並進の振幅は、二つの対向方向の各々におけるウェハーの直径の約３分の１までである。並進運動は、０．１〜１０サイクル／秒の速度を有するべきである。ウェハーが軌道運動によって回転する場合、回転速度を１０〜６００ｒｐｍとすべきである。
【００３４】
本発明の第一の態様による第三の実施形態は、従来のブラシを更に用い得るが、ウェハー（または同等のもの）にわたる洗浄性能が装置の流体力学を変更することによって一層均一にするスクラバー装置を提供する。本実施形態によれば、新たなメカニズムを用いてウェハー（または同等のもの）の表面上へ化学薬品を分配する。
【００３５】
従来のスクラビング装置において、洗浄液は、ウェハーを例えば図１に示すように配向する際に、洗浄液をブラシによって分配させる分配メカニズムを用いるか、又は洗浄液をウェハーの表面上に垂直噴霧バー／ノズル、すなわちウェハー上に位置し、ウェハーと整列し、洗浄液を垂直に下に噴出する垂直噴霧バー／ノズルから噴霧する分配メカニズムを用いて洗浄液をウェハー面上に供給する。
【００３６】
本発明の本実施形態によれば、洗浄液をウェハーの両側でウェハーの中心の方へ指向させる新たな分布メカニズムを用いる。洗浄液を単独又は複数のノズルによって提供することができ、複数ノズルは典型的にスプレーマニホルドに搭載される。スプレーマニホルドを用いる場合、ノズルの角度は通常ウェハーの主要表面に対し３０〜９０°である。都合のよいことに、本実施形態によれば、洗浄化学薬品が衝突するウェハー面上の位置を最適化して、表面全体にわたって化学薬品の均一な分布を生成および／または洗浄されたウェハー上の欠陥を最小化する。ノズルは通常ウェハー上に位置させるが、これらを他の位置に設置することができる。
【００３７】
本発明の第二態様は、洗浄を受けるウェハー等の表面の再汚染及び引掻きを減少するように設計された洗浄装置及び方法に関するもので、図６〜１１を参照して説明する。
【００３８】
第二の態様に従う本発明の好ましい実施形態において、スクラバーデバイスに用いる従来のブラシをローラー及び洗浄材のウェブと置換する。回転中のローラーは洗浄を受けるウェハー（または同等のもの）と接触せず、その代わり洗浄材のウェブをローラーとウェハー（または同等のもの）との間に供給して該洗浄材の清浄面がウェハー（または同等のもの）の表面と接触し、その表面から異物を除去する。ウェハーと、該ウェハーと洗浄材との接触点との間に相対運動がある。典型的に、ローラーは、洗浄材を介してウェハーに圧力を付与し、機械的清浄を確保する。
【００３９】
第二の態様に従う第一の本発明の好ましい実施形態を、図６の洗浄装置１００を参照して説明する。この実施形態において、洗浄すべきウェハー（または同等のもの）を一対の対向ローラー１１０の間に供給する。これらローラー１１０は、従来のスクラバー装置内のブラシと同様に、反対方向に回転する。
【００４０】
各ローラー１１０は、図６に示すような織物のウェブとし得る洗浄材１１６のそれぞれのウェブを供給するためのメカニズムと関連する。好ましくは、織物は、ゼータ電位、表面官能価及び電荷のような表面パラメータに対する特定値を有するＰＶＡまたはポリウレタンのような軟質高分子複合体からなる。洗浄材のウェブ１１６は、従来の洗浄ブラシの表面を形成するのに通常用いるものと同一材料から形成することができる。このようにして、織物が洗浄液に溶解しないことを確保することができる。
【００４１】
より詳細には、織物のウェブを供給リール（新しい織物ドラム）１１２から供給し、ローラーの表面の一部（二つのローラーはお互いに対向する位置である）の周りに巻回し、巻取リール１１４（使用済み織物ドラム）上に巻き上げる。供給リール１１２及び巻取リール１１４は回転し、それらの回転速度は洗浄材の供給速度がローラーの回転率と異なるように設定させることができる。一つの実施形態において、それは、回転駆動し、洗浄材のウェブの供給速度を設定する巻取リール１１４のみである。
【００４２】
使用時に、ウェハーＷ（または同等のもの）をローラー１１０の間にその回転中に供給する。しかしながら、ローラーが互いに対向する位置で、ウェハー（または同等のもの）は、ローラー自身の表面と接触するよりむしろ、ローラー表面に巻回された洗浄材１１６の二つのウェブと接触する。ウェハー（または同等のもの）と洗浄材１１６のウェブとの間の接触の領域において、洗浄材はウェハーに対し逆方向に動く。
【００４３】
ローラーは、洗浄材のウェブが洗浄を受けるウェハー（または同等のもの）に対して圧接されることを確保する値に設定される調整可能な間隔を有する。典型的に、ローラー間の間隔は０〜３ｍｍである。ローラーはまた、洗浄材がウェハー面と接触する位置で実質的にローラー表面に対し接線方向に力をウェハー（または同等のもの）に付与し得る荷重ばね（図示せず）を有する。ローラーからの垂直の力は、洗浄材とウェハーとの間に制御可能なゼロでない摩擦係数を発生する。通常、摩擦係数は０より大きく、約１５ｋｇ／ｃｍ２までである。ウェハー面と洗浄材との間の相対運動と共に、これはウェハー面に付着する異物の粒子に作用する剪断力を生じる。これらの剪断力は、ウェハー面から異物の粒子を除去する傾向がある。
【００４４】
洗浄材１１６のウェブを供給リールから連続的に供給するので、ウェハー面は常に洗浄ウェブのきれいな部分と接触する。ウェハー面と接触し、そこから異物を除去した洗浄ウェブの部分は、ウェハーから取り除かれ、巻取リール１１４に巻き取られる。したがって、除去された異物によるウェハー面の再汚染または引掻きの可能性が排除される。
【００４５】
本実施形態において、ウェハー（または同等のもの）の表面を洗浄するために洗浄液並びに洗浄材のウェブを利用することが好ましい。洗浄液は、脱イオン水および／または一つ以上の適切な化学薬品（上記したような）とすることができる。これら洗浄液を、例えば図６に示すように、分配メカニズムのパイプ１１８からローラーに滴下または噴霧することができる。あるいは、洗浄液をローラー１１０によって分配することができる。
【００４６】
洗浄液を分配する他の可能性は、洗浄液を直接ウェハー面上へ分配（適当に位置した分配メカニズムにより）するか、または洗浄液を新しい洗浄材のウェブに塗布する（すなわち洗浄すべき部材と接触する前に）か、または洗浄液を洗浄材と洗浄を受ける部材との界面に分配（例えば、パイプを図６の破線によって示される位置に設けることによって）することを含む。一つの代案においては、洗浄液がすでに供給リールに存在し、例えばドラム形の筐体内部に供給リールを設け、該ドラムを洗浄液で満たすことにより、供給リールを離れるときまたは前に、洗浄材のウェブを塗布される。
【００４７】
これは、本実施形態に用いる洗浄材のウェブが不透過性キャリアウェブ上に設けた吸収材（例えばプラスチック材料からなるテープ）であるときに好ましい。この代案１５０の利点は、図７の検討からより適切に理解することができる。
【００４８】
図７に示すように、洗浄材１６６のウェブが不透過性基材に設けた吸収材を備える場合、不透過性基材がローラー面に面し、吸収材が洗浄すべき表面に面するようにこのウェブを配向する。ローラー１６０と洗浄すべきウェハー面との間内を通過する前に、洗浄材１６６のウェブは洗浄液を吸収する。これは、例えば、洗浄液を供給ドラム内に付与して洗浄材のウェブの外に供給することによって達成することができる。この代案において、ローラー１６０の間の間隔は、ローラーとウェハーとの間の隙間に入る時に洗浄材が圧縮されるように設定される。洗浄材が圧縮されるときに、吸収材が洗浄液をウェハー面上に放出する。
【００４９】
洗浄材がローラー１６０とウェハーＷとの間の隙間を離れると、これは再度膨張し、ウェハー面から除去された異物で満たされた洗浄液を再吸収する。洗浄材のウェブがローラーに面するように配置された不透過性基材層を有するので、除去した粒子で満たされた洗浄液はローラーに達し、その表面を汚染することから防止される。
【００５０】
本発明の第二態様に従う第一の好ましい実施形態は、ウェハー等の表面から異物を除去するために、洗浄材のウェブを利用する。それは、常に除去された異物がウェハー（または同等のもの）の表面上に再堆積されないことを確保するように該表面と接触する洗浄材の新しい部分である。さらに、比較的簡単な配列により、両面洗浄を実行することが可能である。言い換えれば、ウェハー（または同等のもの）の両主要表面をほぼ同時に洗浄する。
【００５１】
さらにまた、洗浄材のウェブが終了に近いとき、既知のタイプのテープ終端センサ（図示せず）を用いてこの事実を検出し、適当な警報出力をもたらすことができる。これは、洗浄材の新しいリールを引き出し、その始端を洗浄材の前のリールの終端に取り付けることを可能にする。すなわち、洗浄材の一つのウェブから次のものへの切り換えに要する時間が比較的短く、ローラーの分離及びローラー間の間隙の再校正のような長い処置を回避する。
【００５２】
本実施形態は、ウェハーを複数の異なるウェブと順々に接触するような方法で実行することができる。例えば、本実施形態は、図６に示した装置１００の複数のセットを用いて実行することができる。装置１００の第一のセットは湿潤ステーションを構成し、次のセットは洗浄ステーションを構成し、第三のセットは乾燥ステーションを構成する。ウェハーＷは、所望の命令で様々なステーションによって簡単に移動される。
【００５３】
本発明の第二の態様に従う第二の好ましい実施形態は、図８の洗浄装置２００を参照して説明する。この第二の好ましい実施形態は、ウェハー等の両主要面から異物を除去するための洗浄材２１６の二つの連続ウェブを利用する。
【００５４】
図８で見られるように、洗浄材の二つの連続ウェブ２１６は、二つの加圧ローラー２１０を用いて、洗浄すべきウェハー（または同等のもの）に圧接される。これら加圧ローラー２１０は、前の実施形態（図６及び７）に用いたローラー１１０、１６０と実質的に同一であり、ここで詳述しない。また、洗浄材の各連続ウェブは、洗浄材のウェブに対する所望の走行経路及び走行速度を維持する付加対の供給ローラー２１２、２１４上を通過する。通常、洗浄材のウェブの走行速度は０〜１００ｍ／分の範囲で、一方ウェハーはユニットを通過するために２０〜９０秒の間となる。
【００５５】
この実施形態において、各ウェブ２１６の洗浄材が、前と同じように例えばＰＶＡまたはポリウレタンで構成し得る多孔性織物材料からなり、洗浄すべきウェハー（または同等のもの）と接触する時点で洗浄液で満たされる場合に有利である。多孔性織物材料は、粒子を捕捉するために表面官能価を有することができる。
【００５６】
洗浄材をウェハー（または同等のもの）の表面に対して圧接する時、これはそこから異物を除去し、運び去る。次いで、洗浄材は下部供給ローラー２１４を通り過ぎ、洗浄材を回復させるためにその表面にこすり付けるベルトコンディショナー２２０に移動する。ベルトコンディショナーは、ウェハーの通過毎固度にまたは所定の間隔で洗浄材の表面と接触するダイヤモンドディスクから構成することができる。一般に、０〜５μｍの洗浄材表面がウェハー通過毎に除去される。
【００５７】
洗浄材の連続ウェブの接触面（すなわち洗浄すべきウェハーと接触する表面）の回復の重要性は、以下の通りである。
粒子が洗浄材の表面に埋設されるのを防止する（さもなければ、洗浄すべき次の表面の引掻きを生じる）、
各通過に対し、洗浄材が異物を有効に除去するに十分に粗い接触面を有することを確保する。
【００５８】
あるいは、洗浄材が表面官能価を有する場合には、粒子をそれから以下の通りで除去することができる。織物を該織物のゼータ電位を逆転させるのに適合したｐＨを有する環境下で洗浄し、粒子が織物にもはや引きつけられなく、洗浄プロセスによって除去される。
【００５９】
洗浄材の接触面をベルトコンディショナーによって回復した後、連続ウェブの走行経路は回復させられた部分を濯ぎステーション２２２に移動させる。この濯ぎステーション２２２において、ウェハー面から除去された粒子および最後の洗浄通過の時にウェハー面から異物を除去するのに用いた現在汚染された洗浄液を抽出するために、洗浄材のウェブ２１６は濯ぎ流体の連続流にさらされる。あるいは、濯ぎ流体をパルス状の方法で塗布することができる。濯ぎステーション２２２は、例えばウェブ２１６の表面に実質的に垂直な方向に向けることによって濯ぎ流体が多孔性洗浄材を通過させるように配列される。濯ぎ流体の流量は通常２０〜１０００ｍＬ／分の間にある。
【００６０】
濯ぎ流体は、脱イオン水又は洗浄材のウェブから粒子及び汚染洗浄液を抽出するに適合した任意適切な濯ぎ流体（特定の洗浄液を含む）とすることができる。ウェハーから除去した粒子の電荷を中和する濯ぎ流体を用いることが有利である。例えば、ウェハーから粒子の除去時に用いる洗浄液がＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）である場合、クエン酸のような物質を濯ぎ流体（及びその逆）として用いることができる。
【００６１】
濯ぎステーション２２２を通過した後に、洗浄材２１６の連続ウェブは乾燥ステーション２２４を通過する。乾燥ステーション２２４において、洗浄材のウェブにその後適用される洗浄液のほとんどまたは全く希釈しないことを確保するために、過剰な流体を洗浄材から除去する。あらゆる都合の良い手段、例えば空気を吸引作用下でウェブを通過させることによって、過剰な流体をウェブから除去することができる。過剰な流体を除去するために空気をウェブに通過させる場合、それでいてウェブが完全に乾燥しないことを確保するように湿潤化するのか好ましい。これは、洗浄ウェブの表面上に残るいかなる粒子もその表面（洗浄されるウェハーの引掻きに至る）に化学的に結合しないことを確保することを助ける。
【００６２】
洗浄材を乾燥ステーション２２４で処理した後、その走行経路は一つ以上の洗浄液で満たされた装填ステーション２２６になる。従来の洗浄液、例えば、ＡＴＭＩ製の非フッ素化アルカリ性製品ＥＳＣ７８４、和光純薬工業製のＣ１００等を用いることができる。洗浄化学薬品は、濯ぎ流体の塗布と同様の方法でウェブ中に流すことによって、洗浄材２１６のウェブに塗布される。
【００６３】
装填ステーション２２６を離れた後、洗浄材２１６のウェブは上部供給ローラー２１２を通過し、加圧ローラー２１０間でウェハー（または同等のもの）との接触するゾーンの方へ指向する。
【００６４】
本発明の第二態様に従う第一の好ましい実施形態と同様に、この第二の好ましい実施形態によって、ウェハー等の表面が新しい洗浄面（この場合、洗浄材の連続ウェブの回復された表面）を用いて洗浄されることができる。これは、従来のスクラバータイプの洗浄装置を悩ますウェハーの再汚染及びウェハーの再引掻きの問題を回避する。
【００６５】
本発明の第二態様に従う第三の好ましい実施形態を、図９の洗浄装置３００を参照して説明する。この第三の好ましい実施形態において、ウェハー（または同等のもの）の表面は、その接触面上に接着剤を有するウェブを用いて洗浄される。
【００６６】
図９に示すように、この実施形態において、洗浄材３１６のウェブはその表面上に接着剤層を有するテープとすることができる。各テープは、一対のローラー３１０を用いてウェハーＷ（または同等のもの）のそれぞれの主要表面と接触させる。このローラー３１０は、本発明の前の実施形態で用いられたものと実質的に同一とすることができ、ここで詳述することはしない。接着剤をウェハーに圧接すると、ウェハー面に存在する異物の粒子が接着剤に貼着し、ウェハーから引き離される。
【００６７】
明らかに、接着剤及びそのキャリアテープは、接着剤とキャリアテープとの間の接着力が接着剤とウェハー（または同等のもの）の表面に対向するいずれかの物質との間の結合力より大きくなるように選ばれなければならない。もしそうでない場合、接着剤がウェハー面上で動きが取れなくなる。適切な接着剤は、アクリル系、ゴムまたは合成ゴム系の接着剤を含む。典型的なキャリアは、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエステルのテープを含む。これらの接着剤及びキャリアテープの多くの種類は３Ｍ社によって製造され、３Ｍ社製の高強度、高結合、高トラック及び完全無菌の種々のものを含む。
【００６８】
図９に示すように、洗浄を受けるウェハー（または同等のもの）は、ローラー３１０が回転しウェハーに対し並進する間、同じ状態に保持される。この構成において、各洗浄テープはまた、ウェハー面の連続部分に接着剤被覆テープの新しい部分を圧接してローラーが下に移動する間（図９）、同じ状態に保持される。全部のウェハー面が処理されると、ローラー３１０間の間隔を増加して、これらをウェハー面から後退させる。これは、ウェハーを除去し、他のウェハーを洗浄用の位置に置くことを可能にする。一方、洗浄テープを進めて、その新しい部分を洗浄すべき次のウェハーのいずれかの面での位置に至らせる。
【００６９】
次のウェハー及び洗浄テープの新しい部分が適所にあるときに、ローラー３１０は互いに戻され、洗浄すべき次のウェハーに対して並進しながら回転を生じる。これは、洗浄テープ上の接着剤の連続部分を次のウェハーの表面の連続部分に対して圧着させる。この装置は、ローラー３１０が全洗浄操作時に同じ方向（例えば図９に示すように下方）に移動するよう配置させることができる。あるいは、該装置は、ローラーが一回の洗浄パスに対し下方に、次の洗浄パスに対し上方に、交互方向に移動するように配置させることができる。
【００７０】
ウェハーＷ（または同等のもの）に対してローラー３１０の位置を並進する代わりに、ローラーが固定位置で回転するようにローラーを支持し、ウェハーが洗浄装置中を移動することも可能である。これは、以下に詳述するように、多くの異なった配列を用いて成し遂げることができる。しかしながら、この実施形態のローラー３１０が固定位置で回転し、ウェハーが洗浄装置中を並進する場合には、例えば図６のものと同様の構成で供給ローラーを用いて、洗浄テープを装置中に走行させることが注目されるべきである。
【００７１】
本発明の第二態様によれば、洗浄材のウェハー面との接触点に関しては、ウェハーに対し並進運動を受けることが必要であるので、ウェハーの全面が洗浄される。本発明の第二態様に従う全ての実施形態において、この運動は、ローラーの全体位置（例えば、図９に示すように）を並進することによって生ずることができる。あるいは、ウェハーの全体位置をローラー間に通過するよう並進することができる。しかしながら、いずれの場合においても、ローラーがウェハーより広いので、ウェハー用の支持装置を採用して、該支持構造物自体がローラーとウェハーとの間の相対的な並進時ローラーに影響を及ぼさないことを確保することが必要である。
【００７２】
図１０は、ウェハー（または同等のもの）が図６〜９との関連で上述したようなスクラバータイプの洗浄装置を並進するのに用いることができる第一の配列を示す。理解を助けるために、図１０において、ローラー対の一つだけを示し、その位置を破線を用いて表す。比較的太い破線は、ウェハーの中ほどの位置を示す。
【００７３】
図１０に示すように、ウェハーは一群のキャプスタンを用いて支持される。この例において、四対のキャプスタンを用い、キャプスタンの各対をそれぞれ参照番号１〜４を付して示す。
【００７４】
この例において、まず第一に、ウェハーを洗浄装置の下で、二つのローラーの間に位置する平面で整列する。全部の群のキャプスタンが、例えば支持フレーム（図示せず）を用いて支持され、かかる群のキャプスタンの全体位置を図１０に示すように上方に並進し、これによってウェハーをローラー間で上方に移動する。
【００７５】
ウェハーがローラーの方へ運ばれ、二つのローラー間の領域に到着すると、これはキャブスタンの下部の二対、すなわち対３及び対４によってのみ支持される。キャプスタンの上方対、すなわち対１及び対２は、図１０Ａに示すように、ウェハー縁から離れて保持される。キャプスタンの最上方対、すなわち対１は、かかる対のキャプスタンがローラーの端部の周りで移動し得るように離される。
【００７６】
ウェハーが更に洗浄装置を進むと、キャプスタンの第二対、すなわち対２は、かかる対のキャプスタンがローラーの端部の周りで移動し得るように離される（図１０Ｂ参照）。一方、キャプスタンの最上方対、すなわち対１は、ローラーを洗浄し、ウェハー端部と接触する。
【００７７】
ウェハーがさらに進むと、キャプスタンの第二対、すなわち対２はウェハーの中間点の下の位置でウェハー端部と接触する。直ちに、ウェハーはキャプスタンの第二の対、すなわち対２で支持され、その位置をキャプスタンの第一の対、すなわち対１によって安定化する。キャプスタンの最下方の二つの対、すなわち対３及び対４は、ローラーにぶつかることを回避するために分離させることができる。
【００７８】
図１０に示した配列は、キャプスタンの特定の対が洗浄の前後でウェハーを扱うことに専念させる利点を有する。言い換えれば、キャプスタン対１及び対２のみが、ウェハーの洗浄後にウェハーと接触するが、キャプスタン対３及び対４は洗浄前にウェハーと接触する。これは、洗浄後にウェハーの再汚染の危険を更に減らす。
【００７９】
図１１は、ウェハー（または同等のもの）が図６〜９との関連で上述したようなスクラバータイプの洗浄装置を並進するのに用いることができる第二の配列を示す。また、この例において、ウェハーはキャプスタンの四つの対を用いて支持される。
【００８０】
図１１に示した実施例において、キャプスタンの対の全ては、それらがローラーと接触することを回避するために分離されなければならない時間を除いて、ウェハー端の方へ偏って、ウェハーを支持する。
【００８１】
この例において、ウェハーがローラーの方へ運ばれると、該ウェハーは全てのキャプスタンによって支持される。ウェハーの頂端が二つのローラー間の領域に到着すると、キャプスタンの最上の対、すなわち対１が分離して、この対のキャプスタンでローラーの端部を洗浄することを可能にする。このとき、図１１Ａに示すように、ウェハーはキャプスタンの対２〜４によって支持される。
【００８２】
ウェハーが洗浄装置中を更に進むと、キャプスタンの第二の対、すなわち対２は離れて、この対のキャプスタンがローラー端の周りで動くことができる（図１１Ｂ参照）。一方、キャプスタンの最上の対、すなわち対１は、ローラーを洗浄し、ウェハー端と接触する。
【００８３】
同様に、ウェハーの中間点がローラーを超えて通過するようにさらに更に進むと、キャプスタンの第三の対、すなわち対３は離れて、この対のキャプスタンがローラー端の周りで動くようにすることができる（図１１Ｃ参照）。一方、キャプスタンの第二の対、すなわち対２はローラーを洗浄し、ウェハー端と接触する。キャプスタンの最下方の対、すなわち対４はまだウェハーと接触し、これを支持する。
【００８４】
キャプスタンの第三の対、すなわち対３がローラーを洗浄し、ウェハーの中間点以下の位置でウェハー端と接触するように戻ると、図１１Ｄに示すように、キャプスタンの最下方の対、すなわち対４がローラーとの衝突を回避するように分離する。
【００８５】
図１１に示した配列において、キャプスタンが洗浄前後でウェハー端と接触するので、清浄ウェハー面の再汚染の可能性がある。しかしながら、再汚染の危険は小さく、この配列はウェハーをいつでも多数のキャプスタンで支持する利点を有する。
【００８６】
なお、図１０及び１１の配列において、各キャプスタンを洗浄装置に具えることができ、これにより洗浄材のウェブをキャプスタンの周りに供給するので、それが洗浄材であり、ウェハー端と接触するキャプスタン自体でない（ウェハー自体を洗浄するのに用いた洗浄材のウェブと同様の配置）。
【００８７】
上記の両配列において、ウェハーに回転を与えるようにキャプスタンが回転する場合に有利である。この場合、ウェハーは、回転並びに洗浄材との接触点と対し並進運動を受ける。ウェハー面上の異物の粒子が種々の方向への剪断力を受けるために、生じるウェハー中心の軌道運動（図１１に示す）はより効率的な洗浄を促進する。
【００８８】
図１０及び１１の配列は、ウェハーがローラー（定位置で回転）に対し並進運動を受ける場合につき説明した。ローラーが固定位置でのウェハーとの並進運動を受ける場合、図１０及び１１の装置を用いてウェハーの支持構造物とローラーの間の接触を防止することができることは容易に理解されるだろう。
【００８９】
本発明のスクラバータイプの洗浄装置は、それらが過剰な横力（すなわち、それらの主要表面の平面と実質的に垂直な方向に作用する力）を受ける場合に砕壊され得る半導体ウェハーのような剛い板状の対象物の洗浄にうまく適合することに留意する必要がある。さらに、本発明による装置は両面洗浄を提供する。
【００９０】
本発明はある特定の好ましい実施形態を参照して上に述べたけれども、本発明はこれら好ましい実施形態の特定の詳細に制限されないことは理解されるべきである。より詳細には、当業者は、その改質及び改良が請求の範囲に規定したように本発明の要旨を逸脱することなく好ましい実施形態において実施できることを容易に認識するであろう。
【００９１】
例えば、図は、垂直構造で配置したスクラバー装置を用いる本発明の実施形態を示す。本発明がまた、水平構造を含むことは理解されるべきである。
【００９２】
さらに、ある図は洗浄装置内のローラーとウェハーとの間で並進運動のために特定の方向を示すけれども、相対的な並進方向は、ウェハーの全面が洗浄を受けるように設定されるならば決定的でないことは理解されるべきである。
【００９３】
さらに、図８及び図９の配列において、キャプスタン対の使用数が四と異なる場合があることを理解されるべきである。
【００９４】
さらに、本発明の好ましい実施形態を半導体ウェハーの洗浄に関して述べているが、本発明が、剛い板状構造を有する回路基板等、特にディスク形状を有するものの洗浄により一般的に適用できることを理解されるであろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路デバイスの製造分野に関するものであり、より詳細には、回路基板の洗浄分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路デバイスを製造する際、該回路デバイスを形成および／または搭載する基板を洗浄する必要があることが多い。回路基板の洗浄は、半導体基板上の集積回路デバイスの製造の場合に特に重要である。
【０００３】
半導体基板（例えばシリコンウェハー）上の集積回路デバイスの製造時に、多くの洗浄工程を実行する必要がある。これらの洗浄プロセスでは、半導体基板上に担持された表面層から、該表面（又は複数の表面）上のすでに形成された構造を傷つけることなく、微量の金属及び粒子のような異物を除去することが通常望まれる。表面上の異物を保持する力の性質及び強度は様々である。洗浄プロセスは、化学機械平坦化（ＣＭＰ）の後、特に金属ＣＭＰの後に実行される洗浄工程の場合に特にやりがいがある。
【０００４】
従来、様々なウェハー洗浄プロセス（ＣＭＰ後のウェハー洗浄を含む）は、一つ以上のブラシステーションを含むスクラバーとして既知の装置を用いて行われる。図１は、半導体ウェハーの両主要面を同時に洗浄することを可能にする典型的なブラシステーション配置を示す。
【０００５】
図１に示すように、ウェハーＷをポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）のようなポリマー材料からなる外表面を有する一対のスクラバーブラシ１の間に配置し、直接接触させる。ブラシ及びウェハーの洗浄を助けるために、洗浄液を塗布する。これらの洗浄液は、ウェハーおよび／またはブラシ上へ滴らせるか、若しくはウェハー上に噴霧するか、又はブラシ自体を通して供給するいずれかである。洗浄液は、通常特定用途のために設計された特殊化学薬品である。これら化学薬品は、一般に水性で、ウェハーの表面で０．１Ｍをはるかに下回るモル濃度を有する有機酸（クエン酸、シュウ酸等）または有機塩基（特にＴＭＡＨ）に典型的に基づくものである。ブラシをイオン交換水の定流に通常つなぎ、ウェハーが洗浄装置を通過する際またはブラシ洗浄サイクル時に化学薬品を供給する。
【０００６】
従来のスクラバーベースの洗浄プロセスでは、半導体基板（ここではウェハーＷ）がそれ自身の軸の周りを回転し、スクラバーブラシ１がそれぞれの軸の周りを回転する。ウェハー及びスクラバーブラシが回転するにつれて、ウェハー面上の粒子がスクラバーブラシの機械的作用および／または溶液の化学作用によって除去される。次いで、チャンバーの流体力学がウェハー面から除去された粒子を除去する。洗浄化学薬品を適当に選択する場合、これはまた、互いに反発するようにウェハー面上の粒子及び物質のゼータ電位を調整することにより洗浄を助けることでき、粒子の除去を一層容易にする。さらに、洗浄液の適切な選択によって、ウェハー面の極めて薄いエッチングによって、粒子を離昇することが可能である。また、洗浄を効率的にして、誘電体面上の金属種の再堆積を除去し、抑制すべきである。これらは、ウェハー上に製造した仕上げ集積回路の電気的な表面漏れを減少することを助ける。
【０００７】
図１の配列では、ウェハーが垂直に指向するので、このスクラバー配列を「垂直配置」と称する。水平配置もまた用いる。
【０００８】
従来技術の、従来のスクラバータイプ洗浄装置は、多くの不利な点がある。
【０００９】
最初に、図１に示した従来の装置の考慮すべき事項は、ウェハーを洗浄する方法がウェハー上の半径方向位置によって異なることを示す。より詳細には、ウェハーＷの中心はスクラバーブラシ１と連続して接触中である一方、ウェハーの周縁はスクラバーブラシと間欠的に接触するのみである。図２のグラフは、ウェハーがブラシと接触するのに費やす時間の割合がウェハー上の半径方向位置でおよそどのように変化するかを示す。さらにまた、ウェハー及びスクラバーブラシの回転によってもたらされる流体力学が、洗浄流体をウェハー上の他の領域と比較して、ウェハーの中央領域上で異なって作動させる。
【００１０】
上記プロセスの結果として、ウェハーの半径方向にわたって洗浄状態の勾配があり、ウェハーの中心はウェハーの縁より異なった洗浄度合いを有する。これは、ウェハーの中央部にある種の欠陥、特にＣｕＣＭＰプロセスに対するデンドライト及び腐食の発生頻度の増大に至る。他のプロセス後のスクラビングは、ウェハーの中心で同様の比較的高い欠陥レベルまたは逆のもの（中心が縁より適切に洗浄される）になり得る。この効果は、従来のスクラバー装置を用いるＣＭＰ後洗浄プロセス後のウェハー上の欠陥マップを示す図３に示される。
【００１１】
図３Ａは、従来のスクラビング装置を用いて洗浄した全ウェハーの画像を示す。図３Ａの画像において、斑点が欠陥検査ツールによって検出される欠陥を表す。図３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄは、ウェハーの中央部の接写画像を示し、この中央部のみで見られる腐食欠陥を表す。
【００１２】
第二に、同じスクラバーブラシを用いて一連の異なるウェハーを洗浄する。時間が経過するにつれて、ブラシが徐々に粒子を蓄積し、これらを洗浄する次のウェハーに再堆積し始める。この蓄積及び再堆積は、ウェハーが洗浄ステーションに存在しないときにブラシを洗浄液および／またはイオン交換水によって洗浄されるという事実にもかかわらず発生し、またブラシの外面が流体を吸収しない材料（粒子でいっぱいの流体の吸収を予防しようとして）から構成しても発生する。さらに、粒子がブラシ表面内に埋設されるようになり、その後洗浄を受けるウェハーに引掻き傷を生ずることになる。
【００１３】
最後に、ブラシを変えることが時々必要である。これは、例えばローラー間の間隔を再調整する必要のため、洗浄装置の長い休止時間を含む場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述した問題を考慮してなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、特許請求の範囲に記述したような洗浄方法及び洗浄装置を提供する。
【００１６】
本発明の特徴および利点は、添付図面を参照して一例として示された様々な好ましい実施態様の記述から明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、半導体ウェハーの洗浄用の従来のスクラバーに基づくデバイスの概略図である。
【図２】図２は、図１に示したような従来のウェハー洗浄デバイスを用いる際に、洗浄ブラシと接触する所定のウェハー部分の時間の割合がウェハー上の半径方向位置でいかにして変化するかを示すグラフである。
【図３】図３は、図１に示したような従来のウェハー洗浄デバイスを用いて後ＣＭＰ洗浄を受けた半導体ウェハー上の欠陥を示すもので、ここで 図３Ａは全ウェハーの欠陥マップを示し、 図３Ｂ〜３Ｄはウェハーの中心での腐食欠陥を示す。
【図４】図４は、本発明の第一の態様に従うスクラバータイプのウェハー洗浄デバイスに用いるためのブラシの好ましい実施形態を示すもので、ここで 図４Ａはブラシの側面図で、 図４Ｂは図３Ａの線Ｘ−Ｘ’に沿っての横断面で、 図４Ｃは図３Ｂの線分Ｙ−Ｙ’に沿っての横断面である。
【図５】図５は、本発明の第一の態様に従うスクラバータイプのウェハー洗浄デバイスに有用なブラシ表面の他の構造を示すもので、ここで 図５Ａは先細り端を有する単一キャビティを用いる代案を示し、 図５Ｂは先細り端を有する複数のキャビティを用いる代案を示し、 図５Ｃは幅を変化させた螺旋溝を用いる代案を示し、 図５Ｄはブラシ表面の異なる区域内に異なった密度で分布させたキャビティを用いる代案を示す。
【図６】図６は、本発明の第二の態様に従うスクラバータイプの洗浄装置の第一の好ましい実施形態における主要な部材の概略図である。
【図７】図７は、図６のスクラバータイプの洗浄装置の代案の概略図である。
【図８】図８は、本発明の第二の態様に従うスクラバータイプの洗浄装置の第二の好ましい実施形態における主要な部材の概略図である。
【図９】図９は、本発明の第二の態様に従うスクラバータイプの洗浄装置の第三の好ましい実施形態における主要な部材の概略図である。
【図１０】図１０は、ウェハー等に対する第一の支持配列の概略図で、ここで図１０Ａ〜１０Ｃはウェハーの異なる位置を示す。
【図１１】図１１は、ウェハー等に対する第二の支持配列の概略図で、ここで図１１Ａ〜１１Ｄはウェハーの異なる位置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第一の態様は、ウェハー等にわたって洗浄性能の違いを減らすために設計されたスクラバータイプの洗浄方法及び装置に関するもので、ここに説明する。
【００１９】
第一の態様による本発明の第一の好ましい実施態様では、スクラバー装置に用いる従来のブラシを、図４に示すような新しいタイプの形を有するブラシと置換する。図４Ａは新たなブラシの一実施形態の側面図を示し、一方図４Ｂは図４ＡのＸ―Ｘ’線に沿った断面図を示し、図４Ｃは図４ＢのＹ−Ｙ’線に沿った断面図を示す。新たなブラシは、従来のスクラバーブラシと同一の材料を用いて形成することができる。
【００２０】
従来のスクラバーブラシは円筒形である。図４で見ることができるように、本発明の本実施形態は、一般に円筒形を有するブラシを活用するが、スクラバーブラシが通常洗浄されるウェハーの中央領域と連続的に接触する領域で、該ブラシの周辺にキャビティＣがある。このキャビティは、ブラシが洗浄するウェハーの中央部分と接触しない非接触領域を生ずる。一般に、この非接触領域はシリンダの長さに沿ってほぼ中央に位置することになる。
【００２１】
図４Ｃに示す断面図からわかるように、非接触領域はブラシの外周の周りに一定の距離のみ延在し、ブラシの各回転時に、従来のスクラビング装置におけるような連続接触の代わりに、洗浄するウェハーの中心がある僅かな時間ブラシ表面と接触することを確保する。好ましくは、キャビティＣの寸法を、ウェハーの全半径が略同じ量の時間ブラシと接触することを確保するように選択する。
【００２２】
本発明の本実施形態によれば、ブラシ内のキャビティＣは、洗浄時に圧力がブラシとウェハー（または同等のもの）との間に付与されることを念頭において、洗浄を受けるウェハー（または同等のもの）の中央領域とブラシ表面との間の接触がこの位置でないことを確保するに十分な深さｄを有するべきである。適切な深さは、通常０．５〜５ｍｍの間である。
【００２３】
応力のウェハー内での発生、又はその前後表面に作用する摩擦の違いを回避するために、図４に従う一対のブラシ（図１にブラシとして配置）を用いて、ウェハーの前後表面を同時に洗浄し、並びにブラシの一つの非接触部分がウェハーの前面の方に面するとき、他のブラシの非接触部分が同時にウェハーの後面に面するようにブラシの回転を同調するのが好ましい。
【００２４】
図３に示したように、ブラシ内のキャビティＣの側壁は、ブラシの円筒状外面とほぼ垂直であり、これら側壁が互いに且つキャビティの基部にほぼ垂直である（すなわち、第一の平面内で長方形断面のキャビティを、また第一の平面に対して垂直な第二の平面内で扇形断面のキャビティを画成する）。しかしながら、本発明は、ブラシの外面と洗浄を受けるウェハー等の中央領域との間の非接触領域を設けるために、この形態のキャビティの使用に限定するものでない。より詳細には、キャビティの深さがキャビティ中心で最も大きく、キャビティの周辺部に向かって段々と小さくしてウェハーの界面で剪断応力を最小化するように、キャビティの側壁を傾けることができる。
【００２５】
さらに、ウェハーの異なる部分がブラシ表面と接触するのに費やす時間量を均一にするために、一つ以上のキャビティの異なる形状を用いることができる。例えば、図５Ａに示すように、単一のキャビティＣ’をブラシ表面に設ける場合でも、このキャビティの幅および／または深さをブラシの軸方向（ウェハーの半径方向に対応する）に沿って変えることができる。特に、キャビティの幅および／または深さはウェハーの径方向内側部分と接触するように設計された領域で最も大きく、ウェハーの径方向外側部分と接触するように設計された領域の方へ段々に小さくなるようにすることができるので、ウェハー上の各点が同じ時間量でブラシと接触する。
【００２６】
他の代案を図５Ｂに示す。この代案によれば、単一のキャビティを用いる代わりに、ウェハー及びブラシの異なる領域の間で接触時間を等しくするために、複数のキャビティＣ’’をブラシの外周の周りに配する。図５Ｂに示す例においては、ウェハーの中心からウェハーの径方向外側部分の方に幅を漸減するようにこれらキャビティＣ’’を形成するが、他のキャビティ形状も用いることができる。
【００２７】
他の可能性（図５Ｃに示すように）は、ブラシ表面に一つ以上のスパイラル形状の溝Ｇを用いてブラシとウェハーとの間に非接触領域を設けることを含む。スパイラル形状の溝（または複数の溝）Ｇは、ブラシとウェハー上の異なる領域との間で一定の接触時間を維持するように、ブラシの両末端の方へ薄く（ウェハーの径方向外側部分と接触することになる）、ブラシ中点の方に厚く、深い（ウェハーの中心と接触することになる）ようにすることができる。
【００２８】
ブラシ表面のさらにもう一つの可能な形状を図５Ｄに示す。この代案によれば、ブラシの表面に、ブラシとウェハーとの間の接触を減らす多数のキャビティを備える。キャビティの数は、ウェハーの中心と接触するように設計したブラシ表面の第一ゾーンＺ１で最も多く、ウェハー上の径方向外側領域と接触するゾーンＺ２及びＺ３で徐々に減少する。ウェハー上の径方向最外側領域と接触するように設計したゾーンＺ４は、キャビティを有しない場合がある。
【００２９】
図５Ｄの代案において、ブラシ表面のキャビティの分布はブラシ表面の異なったゾーンで不連続な形態で変化するが、これは重要でない。キャビティの分布は連続的に変えることができ、またはキャビティのサイズは変化することができる（個別的にまたは連続的に）。
【００３０】
ブラシ表面のキャビティまたは複数のキャビティが種々の形態を有することができ、図面に示されたものに限定されないことに留意する必要がある。また、ブラシ表面とウェハーの全ての異なる領域との間の接触時間を等しくするようにキャビティ／溝のパターンを配列することが好ましいけれども、接触時間がたとえ等しくなくとも（接触時間の違いが減する場合）、本実施形態（及びその代案）は利点を提供する。より詳細には、キャビティ／溝のパターンは単にウェハーの中央部分とブラシとの間の接触時間を単に減らすのに役立つことができ、ウェハーの他の部分によって感じられる接触時間に近づくようにする。
【００３１】
さらに、本発明の第一の態様（及びその代案）に従う上記第一の好ましい実施形態は、ブラシとウェハーの異なる部分との間の接触時間の点で設計されたキャビティ／溝のパターンを使用するけれども、キャビティ／溝のパターンの設計は、ウェハーが洗浄された後に観察される欠陥の分布（欠陥分布の経験的観察に基づく）を等しくし、および／または全体的な欠陥数を最小化するように設定することができる。
【００３２】
本発明の第一の態様に従う第二の実施形態は、従来のブラシを更に用い得るが、ウェハー（または同等のもの）の中央領域とブラシとの間の連続的接触がブラシとウェハーとの間の相対的な並進運動を導入することにより防止されるスクラバー装置を提供する。
【００３３】
特に本実施形態によれば、スクラバーブラシと連続接触することなく、ウェハー（または同等のもの）の中央領域が十分な洗浄度を受けることを確保するように選択した速度でウェハーの位置を上下に切り換えることができる。あるいは、ウェハー（または同等のもの）が固定位置で回転するのに対して、ブラシの位置を上下に切り換えることによって所望の並進運動を達成することができる。好ましくは、ブラシの全位置に対するウェハー位置の並進の振幅は、二つの対向方向の各々におけるウェハーの直径の約３分の１までである。並進運動は、０．１〜１０サイクル／秒の速度を有するべきである。ウェハーが軌道運動によって回転する場合、回転速度を１０〜６００ｒｐｍとすべきである。
【００３４】
本発明の第一の態様による第三の実施形態は、従来のブラシを更に用い得るが、ウェハー（または同等のもの）にわたる洗浄性能が装置の流体力学を変更することによって一層均一にするスクラバー装置を提供する。本実施形態によれば、新たなメカニズムを用いてウェハー（または同等のもの）の表面上へ化学薬品を分配する。
【００３５】
従来のスクラビング装置において、洗浄液は、ウェハーを例えば図１に示すように配向する際に、洗浄液をブラシによって分配させる分配メカニズムを用いるか、又は洗浄液をウェハーの表面上に垂直噴霧バー／ノズル、すなわちウェハー上に位置し、ウェハーと整列し、洗浄液を垂直に下に噴出する垂直噴霧バー／ノズルから噴霧する分配メカニズムを用いて洗浄液をウェハー面上に供給する。
【００３６】
本発明の本実施形態によれば、洗浄液をウェハーの両側でウェハーの中心の方へ指向させる新たな分布メカニズムを用いる。洗浄液を単独又は複数のノズルによって提供することができ、複数ノズルは典型的にスプレーマニホルドに搭載される。スプレーマニホルドを用いる場合、ノズルの角度は通常ウェハーの主要表面に対し３０〜９０°である。都合のよいことに、本実施形態によれば、洗浄化学薬品が衝突するウェハー面上の位置を最適化して、表面全体にわたって化学薬品の均一な分布を生成および／または洗浄されたウェハー上の欠陥を最小化する。ノズルは通常ウェハー上に位置させるが、これらを他の位置に設置することができる。
【００３７】
本発明の第二態様は、洗浄を受けるウェハー等の表面の再汚染及び引掻きを減少するように設計された洗浄装置及び方法に関するもので、図６〜１１を参照して説明する。
【００３８】
第二の態様に従う本発明の好ましい実施形態において、スクラバーデバイスに用いる従来のブラシをローラー及び洗浄材のウェブと置換する。回転中のローラーは洗浄を受けるウェハー（または同等のもの）と接触せず、その代わり洗浄材のウェブをローラーとウェハー（または同等のもの）との間に供給して該洗浄材の清浄面がウェハー（または同等のもの）の表面と接触し、その表面から異物を除去する。ウェハーと、該ウェハーと洗浄材との接触点との間に相対運動がある。典型的に、ローラーは、洗浄材を介してウェハーに圧力を付与し、機械的清浄を確保する。
【００３９】
第二の態様に従う第一の本発明の好ましい実施形態を、図６の洗浄装置１００を参照して説明する。この実施形態において、洗浄すべきウェハー（または同等のもの）を一対の対向ローラー１１０の間に供給する。これらローラー１１０は、従来のスクラバー装置内のブラシと同様に、反対方向に回転する。
【００４０】
各ローラー１１０は、図６に示すような織物のウェブとし得る洗浄材１１６のそれぞれのウェブを供給するためのメカニズムと関連する。好ましくは、織物は、ゼータ電位、表面官能価及び電荷のような表面パラメータに対する特定値を有するＰＶＡまたはポリウレタンのような軟質高分子複合体からなる。洗浄材のウェブ１１６は、従来の洗浄ブラシの表面を形成するのに通常用いるものと同一材料から形成することができる。このようにして、織物が洗浄液に溶解しないことを確保することができる。
【００４１】
より詳細には、織物のウェブを供給リール（新しい織物ドラム）１１２から供給し、ローラーの表面の一部（二つのローラーはお互いに対向する位置である）の周りに巻回し、巻取リール１１４（使用済み織物ドラム）上に巻き上げる。供給リール１１２及び巻取リール１１４は回転し、それらの回転速度は洗浄材の供給速度がローラーの回転率と異なるように設定させることができる。一つの実施形態において、それは、回転駆動し、洗浄材のウェブの供給速度を設定する巻取リール１１４のみである。
【００４２】
使用時に、ウェハーＷ（または同等のもの）をローラー１１０の間にその回転中に供給する。しかしながら、ローラーが互いに対向する位置で、ウェハー（または同等のもの）は、ローラー自身の表面と接触するよりむしろ、ローラー表面に巻回された洗浄材１１６の二つのウェブと接触する。ウェハー（または同等のもの）と洗浄材１１６のウェブとの間の接触の領域において、洗浄材はウェハーに対し逆方向に動く。
【００４３】
ローラーは、洗浄材のウェブが洗浄を受けるウェハー（または同等のもの）に対して圧接されることを確保する値に設定される調整可能な間隔を有する。典型的に、ローラー間の間隔は０〜３ｍｍである。ローラーはまた、洗浄材がウェハー面と接触する位置で実質的にローラー表面に対し接線方向に力をウェハー（または同等のもの）に付与し得る荷重ばね（図示せず）を有する。ローラーからの垂直の力は、洗浄材とウェハーとの間に制御可能なゼロでない摩擦係数を発生する。通常、摩擦係数は０より大きく、約１５ｋｇ／ｃｍ２までである。ウェハー面と洗浄材との間の相対運動と共に、これはウェハー面に付着する異物の粒子に作用する剪断力を生じる。これらの剪断力は、ウェハー面から異物の粒子を除去する傾向がある。
【００４４】
洗浄材１１６のウェブを供給リールから連続的に供給するので、ウェハー面は常に洗浄ウェブのきれいな部分と接触する。ウェハー面と接触し、そこから異物を除去した洗浄ウェブの部分は、ウェハーから取り除かれ、巻取リール１１４に巻き取られる。したがって、除去された異物によるウェハー面の再汚染または引掻きの可能性が排除される。
【００４５】
本実施形態において、ウェハー（または同等のもの）の表面を洗浄するために洗浄液並びに洗浄材のウェブを利用することが好ましい。洗浄液は、脱イオン水および／または一つ以上の適切な化学薬品（上記したような）とすることができる。これら洗浄液を、例えば図６に示すように、分配メカニズムのパイプ１１８からローラーに滴下または噴霧することができる。あるいは、洗浄液をローラー１１０によって分配することができる。
【００４６】
洗浄液を分配する他の可能性は、洗浄液を直接ウェハー面上へ分配（適当に位置した分配メカニズムにより）するか、または洗浄液を新しい洗浄材のウェブに塗布する（すなわち洗浄すべき部材と接触する前に）か、または洗浄液を洗浄材と洗浄を受ける部材との界面に分配（例えば、パイプを図６の破線によって示される位置に設けることによって）することを含む。一つの代案においては、洗浄液がすでに供給リールに存在し、例えばドラム形の筐体内部に供給リールを設け、該ドラムを洗浄液で満たすことにより、供給リールを離れるときまたは前に、洗浄材のウェブを塗布される。
【００４７】
これは、本実施形態に用いる洗浄材のウェブが不透過性キャリアウェブ上に設けた吸収材（例えばプラスチック材料からなるテープ）であるときに好ましい。この代案１５０の利点は、図７の検討からより適切に理解することができる。
【００４８】
図７に示すように、洗浄材１６６のウェブが不透過性基材に設けた吸収材を備える場合、不透過性基材がローラー面に面し、吸収材が洗浄すべき表面に面するようにこのウェブを配向する。ローラー１６０と洗浄すべきウェハー面との間内を通過する前に、洗浄材１６６のウェブは洗浄液を吸収する。これは、例えば、洗浄液を供給ドラム内に付与して洗浄材のウェブの外に供給することによって達成することができる。この代案において、ローラー１６０の間の間隔は、ローラーとウェハーとの間の隙間に入る時に洗浄材が圧縮されるように設定される。洗浄材が圧縮されるときに、吸収材が洗浄液をウェハー面上に放出する。
【００４９】
洗浄材がローラー１６０とウェハーＷとの間の隙間を離れると、これは再度膨張し、ウェハー面から除去された異物で満たされた洗浄液を再吸収する。洗浄材のウェブがローラーに面するように配置された不透過性基材層を有するので、除去した粒子で満たされた洗浄液はローラーに達し、その表面を汚染することから防止される。
【００５０】
本発明の第二態様に従う第一の好ましい実施形態は、ウェハー等の表面から異物を除去するために、洗浄材のウェブを利用する。それは、常に除去された異物がウェハー（または同等のもの）の表面上に再堆積されないことを確保するように該表面と接触する洗浄材の新しい部分である。さらに、比較的簡単な配列により、両面洗浄を実行することが可能である。言い換えれば、ウェハー（または同等のもの）の両主要表面をほぼ同時に洗浄する。
【００５１】
さらにまた、洗浄材のウェブが終了に近いとき、既知のタイプのテープ終端センサ（図示せず）を用いてこの事実を検出し、適当な警報出力をもたらすことができる。これは、洗浄材の新しいリールを引き出し、その始端を洗浄材の前のリールの終端に取り付けることを可能にする。すなわち、洗浄材の一つのウェブから次のものへの切り換えに要する時間が比較的短く、ローラーの分離及びローラー間の間隙の再校正のような長い処置を回避する。
【００５２】
本実施形態は、ウェハーを複数の異なるウェブと順々に接触するような方法で実行することができる。例えば、本実施形態は、図６に示した装置１００の複数のセットを用いて実行することができる。装置１００の第一のセットは湿潤ステーションを構成し、次のセットは洗浄ステーションを構成し、第三のセットは乾燥ステーションを構成する。ウェハーＷは、所望の命令で様々なステーションによって簡単に移動される。
【００５３】
本発明の第二の態様に従う第二の好ましい実施形態は、図８の洗浄装置２００を参照して説明する。この第二の好ましい実施形態は、ウェハー等の両主要面から異物を除去するための洗浄材２１６の二つの連続ウェブを利用する。
【００５４】
図８で見られるように、洗浄材の二つの連続ウェブ２１６は、二つの加圧ローラー２１０を用いて、洗浄すべきウェハー（または同等のもの）に圧接される。これら加圧ローラー２１０は、前の実施形態（図６及び７）に用いたローラー１１０、１６０と実質的に同一であり、ここで詳述しない。また、洗浄材の各連続ウェブは、洗浄材のウェブに対する所望の走行経路及び走行速度を維持する付加対の供給ローラー２１２、２１４上を通過する。通常、洗浄材のウェブの走行速度は０〜１００ｍ／分の範囲で、一方ウェハーはユニットを通過するために２０〜９０秒の間となる。
【００５５】
この実施形態において、各ウェブ２１６の洗浄材が、前と同じように例えばＰＶＡまたはポリウレタンで構成し得る多孔性織物材料からなり、洗浄すべきウェハー（または同等のもの）と接触する時点で洗浄液で満たされる場合に有利である。多孔性織物材料は、粒子を捕捉するために表面官能価を有することができる。
【００５６】
洗浄材をウェハー（または同等のもの）の表面に対して圧接する時、これはそこから異物を除去し、運び去る。次いで、洗浄材は下部供給ローラー２１４を通り過ぎ、洗浄材を回復させるためにその表面にこすり付けるベルトコンディショナー２２０に移動する。ベルトコンディショナーは、ウェハーの通過毎固度にまたは所定の間隔で洗浄材の表面と接触するダイヤモンドディスクから構成することができる。一般に、０〜５μｍの洗浄材表面がウェハー通過毎に除去される。
【００５７】
洗浄材の連続ウェブの接触面（すなわち洗浄すべきウェハーと接触する表面）の回復の重要性は、以下の通りである。
粒子が洗浄材の表面に埋設されるのを防止する（さもなければ、洗浄すべき次の表面の引掻きを生じる）、
各通過に対し、洗浄材が異物を有効に除去するに十分に粗い接触面を有することを確保する。
【００５８】
あるいは、洗浄材が表面官能価を有する場合には、粒子をそれから以下の通りで除去することができる。織物を該織物のゼータ電位を逆転させるのに適合したｐＨを有する環境下で洗浄し、粒子が織物にもはや引きつけられなく、洗浄プロセスによって除去される。
【００５９】
洗浄材の接触面をベルトコンディショナーによって回復した後、連続ウェブの走行経路は回復させられた部分を濯ぎステーション２２２に移動させる。この濯ぎステーション２２２において、ウェハー面から除去された粒子および最後の洗浄通過の時にウェハー面から異物を除去するのに用いた現在汚染された洗浄液を抽出するために、洗浄材のウェブ２１６は濯ぎ流体の連続流にさらされる。あるいは、濯ぎ流体をパルス状の方法で塗布することができる。濯ぎステーション２２２は、例えばウェブ２１６の表面に実質的に垂直な方向に向けることによって濯ぎ流体が多孔性洗浄材を通過させるように配列される。濯ぎ流体の流量は通常２０〜１０００ｍＬ／分の間にある。
【００６０】
濯ぎ流体は、脱イオン水又は洗浄材のウェブから粒子及び汚染洗浄液を抽出するに適合した任意適切な濯ぎ流体（特定の洗浄液を含む）とすることができる。ウェハーから除去した粒子の電荷を中和する濯ぎ流体を用いることが有利である。例えば、ウェハーから粒子の除去時に用いる洗浄液がＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）である場合、クエン酸のような物質を濯ぎ流体（及びその逆）として用いることができる。
【００６１】
濯ぎステーション２２２を通過した後に、洗浄材２１６の連続ウェブは乾燥ステーション２２４を通過する。乾燥ステーション２２４において、洗浄材のウェブにその後適用される洗浄液のほとんどまたは全く希釈しないことを確保するために、過剰な流体を洗浄材から除去する。あらゆる都合の良い手段、例えば空気を吸引作用下でウェブを通過させることによって、過剰な流体をウェブから除去することができる。過剰な流体を除去するために空気をウェブに通過させる場合、それでいてウェブが完全に乾燥しないことを確保するように湿潤化するのか好ましい。これは、洗浄ウェブの表面上に残るいかなる粒子もその表面（洗浄されるウェハーの引掻きに至る）に化学的に結合しないことを確保することを助ける。
【００６２】
洗浄材を乾燥ステーション２２４で処理した後、その走行経路は一つ以上の洗浄液で満たされた装填ステーション２２６になる。従来の洗浄液、例えば、ＡＴＭＩ製の非フッ素化アルカリ性製品ＥＳＣ７８４、和光純薬工業製のＣ１００等を用いることができる。洗浄化学薬品は、濯ぎ流体の塗布と同様の方法でウェブ中に流すことによって、洗浄材２１６のウェブに塗布される。
【００６３】
装填ステーション２２６を離れた後、洗浄材２１６のウェブは上部供給ローラー２１２を通過し、加圧ローラー２１０間でウェハー（または同等のもの）との接触するゾーンの方へ指向する。
【００６４】
本発明の第二態様に従う第一の好ましい実施形態と同様に、この第二の好ましい実施形態によって、ウェハー等の表面が新しい洗浄面（この場合、洗浄材の連続ウェブの回復された表面）を用いて洗浄されることができる。これは、従来のスクラバータイプの洗浄装置を悩ますウェハーの再汚染及びウェハーの再引掻きの問題を回避する。
【００６５】
本発明の第二態様に従う第三の好ましい実施形態を、図９の洗浄装置３００を参照して説明する。この第三の好ましい実施形態において、ウェハー（または同等のもの）の表面は、その接触面上に接着剤を有するウェブを用いて洗浄される。
【００６６】
図９に示すように、この実施形態において、洗浄材３１６のウェブはその表面上に接着剤層を有するテープとすることができる。各テープは、一対のローラー３１０を用いてウェハーＷ（または同等のもの）のそれぞれの主要表面と接触させる。このローラー３１０は、本発明の前の実施形態で用いられたものと実質的に同一とすることができ、ここで詳述することはしない。接着剤をウェハーに圧接すると、ウェハー面に存在する異物の粒子が接着剤に貼着し、ウェハーから引き離される。
【００６７】
明らかに、接着剤及びそのキャリアテープは、接着剤とキャリアテープとの間の接着力が接着剤とウェハー（または同等のもの）の表面に対向するいずれかの物質との間の結合力より大きくなるように選ばれなければならない。もしそうでない場合、接着剤がウェハー面上で動きが取れなくなる。適切な接着剤は、アクリル系、ゴムまたは合成ゴム系の接着剤を含む。典型的なキャリアは、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエステルのテープを含む。これらの接着剤及びキャリアテープの多くの種類は３Ｍ社によって製造され、３Ｍ社製の高強度、高結合、高トラック及び完全無菌の種々のものを含む。
【００６８】
図９に示すように、洗浄を受けるウェハー（または同等のもの）は、ローラー３１０が回転しウェハーに対し並進する間、同じ状態に保持される。この構成において、各洗浄テープはまた、ウェハー面の連続部分に接着剤被覆テープの新しい部分を圧接してローラーが下に移動する間（図９）、同じ状態に保持される。全部のウェハー面が処理されると、ローラー３１０間の間隔を増加して、これらをウェハー面から後退させる。これは、ウェハーを除去し、他のウェハーを洗浄用の位置に置くことを可能にする。一方、洗浄テープを進めて、その新しい部分を洗浄すべき次のウェハーのいずれかの面での位置に至らせる。
【００６９】
次のウェハー及び洗浄テープの新しい部分が適所にあるときに、ローラー３１０は互いに戻され、洗浄すべき次のウェハーに対して並進しながら回転を生じる。これは、洗浄テープ上の接着剤の連続部分を次のウェハーの表面の連続部分に対して圧着させる。この装置は、ローラー３１０が全洗浄操作時に同じ方向（例えば図９に示すように下方）に移動するよう配置させることができる。あるいは、該装置は、ローラーが一回の洗浄パスに対し下方に、次の洗浄パスに対し上方に、交互方向に移動するように配置させることができる。
【００７０】
ウェハーＷ（または同等のもの）に対してローラー３１０の位置を並進する代わりに、ローラーが固定位置で回転するようにローラーを支持し、ウェハーが洗浄装置中を移動することも可能である。これは、以下に詳述するように、多くの異なった配列を用いて成し遂げることができる。しかしながら、この実施形態のローラー３１０が固定位置で回転し、ウェハーが洗浄装置中を並進する場合には、例えば図６のものと同様の構成で供給ローラーを用いて、洗浄テープを装置中に走行させることが注目されるべきである。
【００７１】
本発明の第二態様によれば、洗浄材のウェハー面との接触点に関しては、ウェハーに対し並進運動を受けることが必要であるので、ウェハーの全面が洗浄される。本発明の第二態様に従う全ての実施形態において、この運動は、ローラーの全体位置（例えば、図９に示すように）を並進することによって生ずることができる。あるいは、ウェハーの全体位置をローラー間に通過するよう並進することができる。しかしながら、いずれの場合においても、ローラーがウェハーより広いので、ウェハー用の支持装置を採用して、該支持構造物自体がローラーとウェハーとの間の相対的な並進時ローラーに影響を及ぼさないことを確保することが必要である。
【００７２】
図１０は、ウェハー（または同等のもの）が図６〜９との関連で上述したようなスクラバータイプの洗浄装置を並進するのに用いることができる第一の配列を示す。理解を助けるために、図１０において、ローラー対の一つだけを示し、その位置を破線を用いて表す。比較的太い破線は、ウェハーの中ほどの位置を示す。
【００７３】
図１０に示すように、ウェハーは一群のキャプスタンを用いて支持される。この例において、四対のキャプスタンを用い、キャプスタンの各対をそれぞれ参照番号１〜４を付して示す。
【００７４】
この例において、まず第一に、ウェハーを洗浄装置の下で、二つのローラーの間に位置する平面で整列する。全部の群のキャプスタンが、例えば支持フレーム（図示せず）を用いて支持され、かかる群のキャプスタンの全体位置を図１０に示すように上方に並進し、これによってウェハーをローラー間で上方に移動する。
【００７５】
ウェハーがローラーの方へ運ばれ、二つのローラー間の領域に到着すると、これはキャブスタンの下部の二対、すなわち対３及び対４によってのみ支持される。キャプスタンの上方対、すなわち対１及び対２は、図１０Ａに示すように、ウェハー縁から離れて保持される。キャプスタンの最上方対、すなわち対１は、かかる対のキャプスタンがローラーの端部の周りで移動し得るように離される。
【００７６】
ウェハーが更に洗浄装置を進むと、キャプスタンの第二対、すなわち対２は、かかる対のキャプスタンがローラーの端部の周りで移動し得るように離される（図１０Ｂ参照）。一方、キャプスタンの最上方対、すなわち対１は、ローラーを洗浄し、ウェハー端部と接触する。
【００７７】
ウェハーがさらに進むと、キャプスタンの第二対、すなわち対２はウェハーの中間点の下の位置でウェハー端部と接触する。直ちに、ウェハーはキャプスタンの第二の対、すなわち対２で支持され、その位置をキャプスタンの第一の対、すなわち対１によって安定化する。キャプスタンの最下方の二つの対、すなわち対３及び対４は、ローラーにぶつかることを回避するために分離させることができる。
【００７８】
図１０に示した配列は、キャプスタンの特定の対が洗浄の前後でウェハーを扱うことに専念させる利点を有する。言い換えれば、キャプスタン対１及び対２のみが、ウェハーの洗浄後にウェハーと接触するが、キャプスタン対３及び対４は洗浄前にウェハーと接触する。これは、洗浄後にウェハーの再汚染の危険を更に減らす。
【００７９】
図１１は、ウェハー（または同等のもの）が図６〜９との関連で上述したようなスクラバータイプの洗浄装置を並進するのに用いることができる第二の配列を示す。また、この例において、ウェハーはキャプスタンの四つの対を用いて支持される。
【００８０】
図１１に示した実施例において、キャプスタンの対の全ては、それらがローラーと接触することを回避するために分離されなければならない時間を除いて、ウェハー端の方へ偏って、ウェハーを支持する。
【００８１】
この例において、ウェハーがローラーの方へ運ばれると、該ウェハーは全てのキャプスタンによって支持される。ウェハーの頂端が二つのローラー間の領域に到着すると、キャプスタンの最上の対、すなわち対１が分離して、この対のキャプスタンでローラーの端部を洗浄することを可能にする。このとき、図１１Ａに示すように、ウェハーはキャプスタンの対２〜４によって支持される。
【００８２】
ウェハーが洗浄装置中を更に進むと、キャプスタンの第二の対、すなわち対２は離れて、この対のキャプスタンがローラー端の周りで動くことができる（図１１Ｂ参照）。一方、キャプスタンの最上の対、すなわち対１は、ローラーを洗浄し、ウェハー端と接触する。
【００８３】
同様に、ウェハーの中間点がローラーを超えて通過するようにさらに更に進むと、キャプスタンの第三の対、すなわち対３は離れて、この対のキャプスタンがローラー端の周りで動くようにすることができる（図１１Ｃ参照）。一方、キャプスタンの第二の対、すなわち対２はローラーを洗浄し、ウェハー端と接触する。キャプスタンの最下方の対、すなわち対４はまだウェハーと接触し、これを支持する。
【００８４】
キャプスタンの第三の対、すなわち対３がローラーを洗浄し、ウェハーの中間点以下の位置でウェハー端と接触するように戻ると、図１１Ｄに示すように、キャプスタンの最下方の対、すなわち対４がローラーとの衝突を回避するように分離する。
【００８５】
図１１に示した配列において、キャプスタンが洗浄前後でウェハー端と接触するので、清浄ウェハー面の再汚染の可能性がある。しかしながら、再汚染の危険は小さく、この配列はウェハーをいつでも多数のキャプスタンで支持する利点を有する。
【００８６】
なお、図１０及び１１の配列において、各キャプスタンを洗浄装置に具えることができ、これにより洗浄材のウェブをキャプスタンの周りに供給するので、それが洗浄材であり、ウェハー端と接触するキャプスタン自体でない（ウェハー自体を洗浄するのに用いた洗浄材のウェブと同様の配置）。
【００８７】
上記の両配列において、ウェハーに回転を与えるようにキャプスタンが回転する場合に有利である。この場合、ウェハーは、回転並びに洗浄材との接触点と対し並進運動を受ける。ウェハー面上の異物の粒子が種々の方向への剪断力を受けるために、生じるウェハー中心の軌道運動（図１１に示す）はより効率的な洗浄を促進する。
【００８８】
図１０及び１１の配列は、ウェハーがローラー（定位置で回転）に対し並進運動を受ける場合につき説明した。ローラーが固定位置でのウェハーとの並進運動を受ける場合、図１０及び１１の装置を用いてウェハーの支持構造物とローラーの間の接触を防止することができることは容易に理解されるだろう。
【００８９】
本発明のスクラバータイプの洗浄装置は、それらが過剰な横力（すなわち、それらの主要表面の平面と実質的に垂直な方向に作用する力）を受ける場合に砕壊され得る半導体ウェハーのような剛い板状の対象物の洗浄にうまく適合することに留意する必要がある。さらに、本発明による装置は両面洗浄を提供する。
【００９０】
本発明はある特定の好ましい実施形態を参照して上に述べたけれども、本発明はこれら好ましい実施形態の特定の詳細に制限されないことは理解されるべきである。より詳細には、当業者は、その改質及び改良が請求の範囲に規定したように本発明の要旨を逸脱することなく好ましい実施形態において実施できることを容易に認識するであろう。
【００９１】
例えば、図は、垂直構造で配置したスクラバー装置を用いる本発明の実施形態を示す。本発明がまた、水平構造を含むことは理解されるべきである。
【００９２】
さらに、ある図は洗浄装置内のローラーとウェハーとの間で並進運動のために特定の方向を示すけれども、相対的な並進方向は、ウェハーの全面が洗浄を受けるように設定されるならば決定的でないことは理解されるべきである。
【００９３】
さらに、図８及び図９の配列において、キャプスタン対の使用数が四と異なる場合があることを理解されるべきである。
【００９４】
さらに、本発明の好ましい実施形態を半導体ウェハーの洗浄に関して述べているが、本発明が、剛い板状構造を有する回路基板等、特にディスク形状を有するものの洗浄により一般的に適用できることを理解されるであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の細長いローラーで、その曲面がある間隔で互いに対向し、各ローラーがその軸線の周りを回転可能で、各ローラーの外側曲面が洗浄に適合するように配置されたローラーと、前記ローラーの間で回路基板を接触して支持し、回転させるための回路基板支持手段とを備える回路基板洗浄装置において、前記回路基板の半径方向にわたって洗浄の不均等を減らすのに適合した補償手段を備えることを特徴とする回路基板洗浄装置。
【請求項２】
前記補償手段が、前記ローラー間で支持された回路基板の中央領域に面するよう配置された位置で、前記ローラーの曲面に設けられた一つ以上の非接触領域を備える請求項１に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項３】
前記補償手段が、前記回路基板が前記ローラーの間で支持され、回転している間に、前記ローラーに対する回路基板の全体位置を切り換える手段を備える請求項１に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項４】
前記補償手段が、前記回路基板が前記ローラーの間で支持され、回転している間に、前記回路基板の中央領域の方へ洗浄液を指向させる手段を備える請求項１に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項５】
曲面がある間隔で互いに対向し、各ローラーがその軸線の周りを回転可能に配置された一対の細長いローラーと、前記ローラー間の間隔内に回路基板を支持する回路基板支持手段と、洗浄材のウェブを前記ローラーの一つと、前記ローラー間の間隙内に支持された回路基板との間に前記洗浄材が使用中に前記回路基板と接触するように供給する手段とを備えることを特徴とする回路基板洗浄装置。
【請求項６】
洗浄液を前記洗浄材のウェブ及び前記回路基板の少なくとも一つに塗布するための分配手段を更に備える請求項５に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項７】
ローラーと、該ローラー間の間隔内に支持された回路基板との間に多孔物質の層及び不透過性基材テープを備える洗浄材のウェブを前記基材テープが前記ローラーの方に面するように配置して供給されるように前記供給手段を配置する請求項５または６に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項８】
ローラーと、該ローラー間の間隔内に支持された回路基板との間に接着剤の層及びキャリアテープを備える洗浄材のウェブを、前記キャリアテープが前記ローラーの方に面するように配置して供給されるように前記供給手段を配置する請求項５または６に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項９】
前記供給手段が、前記ローラーの第一のものと前記ローラー間の間隔内に支持された回路基板の第一の主要な面との間に洗浄材の第一のウェブを供給する手段と、前記ローラーの第二のものと前記回路基板の第二の主要な面との間に洗浄材の第二のウェブを供給する手段とを備える請求項５〜８のいずれかに記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１０】
前記洗浄材のウェブの表面を再生するための表面再生ステーションを備え、前記供給手段が、洗浄材の連続ループを前記ローラー間の間隔を通過し、かつ前記表面再生ステーションを通過する経路に沿って循環するように適合させる請求項５〜９のいずれかに記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１１】
前記洗浄材のウェブを濯ぐ濯ぎステーションを備え、前記供給手段が、洗浄材の連続ループを前記濯ぎステーションを通過する経路に沿って循環するように適合させる請求項１０に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１２】
前記ローラーが洗浄すべき回路基板より広く、洗浄動作時に前記ローラーに対し前記回路基板の全体位置が並進し、前記回路基板支持手段がキャプスタンの複数の対を備え、各対のキャプスタンが前記回路基板の端と接触する第一の位置と、前記ローラーの周りを通過するに十分な距離で互いに離間した第二の位置との間で移動可能である請求項５〜１１のいずれかに記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１３】
前記回路基板支持手段を、前記キャプスタンが洗浄される前記回路基板に回転運動を与えるように配設する請求項１２に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１４】
前記キャプスタンの複数の対が、前記回路基板が前記洗浄材のウェブと接触する前に前記回路基板と接触するように適合したキャプスタンの第一のセットと、前記回路基板が前記洗浄材のウェブと接触した後に前記回路基板と接触するように適合したキャプスタンの第二のセットとを備える請求項１２または１３に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１】
一対の細長いローラーで、その曲面がある間隔で互いに対向し、各ローラーがその軸線の周りを回転可能で、各ローラーの外側曲面が洗浄に適合するように配置されたローラーと、前記ローラーの間で回路基板を接触して支持し、回転させるための回路基板支持手段とを備える回路基板洗浄装置において、前記回路基板の半径方向にわたって洗浄の不均等を減らすのに適合した補償手段を備えることを特徴とする回路基板洗浄装置。
【請求項２】
前記補償手段が、前記ローラー間で支持された回路基板の中央領域に面するよう配置された位置で、前記ローラーの曲面に設けられた一つ以上の非接触領域を備える請求項１に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項３】
前記補償手段が、前記回路基板が前記ローラーの間で支持され、回転している間に、前記ローラーに対する回路基板の全体位置を切り換える手段を備える請求項１に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項４】
前記補償手段が、前記回路基板が前記ローラーの間で支持され、回転している間に、前記回路基板の中央領域の方へ洗浄液を指向させる手段を備える請求項１に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項５】
曲面がある間隔で互いに対向し、各ローラーがその軸線の周りを回転可能に配置された一対の細長いローラーと、前記ローラー間の間隔内に回路基板を支持する回路基板支持手段と、洗浄材のウェブを前記ローラーの一つと、前記ローラー間の間隙内に支持された回路基板との間に前記洗浄材が使用中に前記回路基板と接触するように供給する手段とを備えることを特徴とする回路基板洗浄装置。
【請求項６】
洗浄液を前記洗浄材のウェブ及び前記回路基板の少なくとも一つに塗布するための分配手段を更に備える請求項５に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項７】
ローラーと、該ローラー間の間隔内に支持された回路基板との間に多孔物質の層及び不透過性基材テープを備える洗浄材のウェブを前記基材テープが前記ローラーの方に面するように配置して供給されるように前記供給手段を配置する請求項５または６に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項８】
ローラーと、該ローラー間の間隔内に支持された回路基板との間に接着剤の層及びキャリアテープを備える洗浄材のウェブを、前記キャリアテープが前記ローラーの方に面するように配置して供給されるように前記供給手段を配置する請求項５または６に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項９】
前記供給手段が、前記ローラーの第一のものと前記ローラー間の間隔内に支持された回路基板の第一の主要な面との間に洗浄材の第一のウェブを供給する手段と、前記ローラーの第二のものと前記回路基板の第二の主要な面との間に洗浄材の第二のウェブを供給する手段とを備える請求項５〜８のいずれかに記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１０】
前記洗浄材のウェブの表面を再生するための表面再生ステーションを備え、前記供給手段が、洗浄材の連続ループを前記ローラー間の間隔を通過し、かつ前記表面再生ステーションを通過する経路に沿って循環するように適合させる請求項５〜９のいずれかに記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１１】
前記洗浄材のウェブを濯ぐ濯ぎステーションを備え、前記供給手段が、洗浄材の連続ループを前記濯ぎステーションを通過する経路に沿って循環するように適合させる請求項１０に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１２】
前記ローラーが洗浄すべき回路基板より広く、洗浄動作時に前記ローラーに対し前記回路基板の全体位置が並進し、前記回路基板支持手段がキャプスタンの複数の対を備え、各対のキャプスタンが前記回路基板の端と接触する第一の位置と、前記ローラーの周りを通過するに十分な距離で互いに離間した第二の位置との間で移動可能である請求項５〜１１のいずれかに記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１３】
前記回路基板支持手段を、前記キャプスタンが洗浄される前記回路基板に回転運動を与えるように配設する請求項１２に記載の回路基板洗浄装置。
【請求項１４】
前記キャプスタンの複数の対が、前記回路基板が前記洗浄材のウェブと接触する前に前記回路基板と接触するように適合したキャプスタンの第一のセットと、前記回路基板が前記洗浄材のウェブと接触した後に前記回路基板と接触するように適合したキャプスタンの第二のセットとを備える請求項１２または１３に記載の回路基板洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４６７３０（Ｐ２０１１−１４６７３０Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−４３０５７（Ｐ２０１１−４３０５７）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【分割の表示】特願２００８−５０６９３２（Ｐ２００８−５０６９３２）の分割
【原出願日】平成１７年４月２０日（２００５．４．２０）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【出願人】（３０８０１３３９９）フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３０５７（Ｐ２０１１−４３０５７）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【分割の表示】特願２００８−５０６９３２（Ｐ２００８−５０６９３２）の分割
【原出願日】平成１７年４月２０日（２００５．４．２０）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【出願人】（３０８０１３３９９）フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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