押圧力を制御するブラシボックス洗浄装置
本発明の実施形態は、基板を、スクラバーブラシを使用して洗浄する装置及び方法に関するものである。本発明の１つの実施形態は、基板洗浄装置を提供し、この基板洗浄装置は、処理容積部内に移動可能に配置される２つのスクラバーブラシアセンブリを備える。これらの２つのスクラバーブラシアセンブリは、前記処理容積部内に配置される基板の両面に接触し、そして両面を洗浄するように構成される。前記基板洗浄装置は更に、これらの２つのスクラバーブラシアセンブリの位置を同時に調整するように構成される位置決めアセンブリを備え、前記位置決めアセンブリは、略同じ量の調整を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに対して鏡面対称に行なう。
【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、研磨材スラリー等の研磨液を含ませた研磨パッドに押し当てることにより、そして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、機械的に、化学的に、そして／または電気的に行なわれる。多くの研磨工程が普通、異なる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、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。スクラバーブラシで洗浄する場合、スクラバーブラシは普通、基板に、表面と対向する方向、及び裏面と対向する方向の両方の方向から接近して基板に接触し、そしてブラシ圧を基板に加える。洗浄中に基板に加わる押圧力をモニタリングし、そして制御して、基板へのダメージを防止することが望ましい。しかしながら、従来のブラシ洗浄装置は、スクラバーブラシの移動、及び結果的に洗浄中に基板に加わる押圧力に対する制御を改善する必要がある。
【０００４】
従って、基板をスクラブブラシで、動き及び押圧力を制御しながら洗浄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、基板を研磨プロセス後に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、基板を、スクラバーブラシを使用して洗浄する装置及び方法に関するものである。
【０００６】
１つの実施形態は、基板洗浄装置を提供し、この基板洗浄装置は、処理容積部を画定し、かつ基板の搬送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、前記処理容積部内に移動可能に配置され、かつ前記処理容積部内に配置される基板の両面に接触し、そして両面を洗浄するように構成される第１及び第２スクラバーブラシアセンブリと、そして前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリの位置を同時に調整するように構成される位置決めアセンブリを備え、前記位置決めアセンブリは、略同じ量の調整を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに対して鏡面対称に行なう。
【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、処理容積部を画定し、かつ基板の進入及び退出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、前記処理システムの下側部分に配置され、かつ基板を載せて、前記基板を垂直な姿勢で回転させるように構成される第１及び第２基板ローラと、前記処理容積部内に配置され、かつ前記第１及び第２基板ローラにより支持される前記基板の両面に接触し、両面を洗浄するように構成される前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリと、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリの位置を互いに対して調整するように構成され、かつ前記第１スクラバーブラシアセンブリに接続される第１端部と、前記第２スクラバーブラシアセンブリに接続される第２端部を有するアクチュエータを含む位置決めアセンブリと、更に前記アクチュエータの前記第１端部と前記第２端部との間に接続され、かつ略同じ量の調整を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに対して鏡面対称に行なうように構成される拘束アセンブリを備える。
【０００８】
更に別の実施形態は、基板を洗浄する方法を提供し、前記方法は、前記基板を洗浄チャンバに搬送する工程と、前記基板を、前記洗浄チャンバの処理容積部内に配置される２つの基板ローラに前記基板が載るように位置決めする工程と、前記基板を、前記基板が略垂直な姿勢になっている状態で、前記２つの基板ローラを使用して回転させる工程と、第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを前記基板に向かって、前記基板の両面と対向する方向から移動させる工程であって、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリが対称に移動する、前記移動させる工程と、前記基板を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに接触させる工程と、前記基板を、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを回転させることにより洗浄する工程を含む。
【０００９】
本発明に関して上に列挙した特徴が実現する過程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であると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１つの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１つの実施形態によるブラシボックスアセンブリの模式斜視図である。
【図３】図３は、本発明の１つの実施形態によるブラシボックスモジュールの模式側部断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３のブラシボックスモジュールの模式上面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、スクラバーブラシが洗浄位置にある状態の図３のブラシボックスモジュールの模式上面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図３のブラシボックスモジュールの模式部分側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図３のブラシボックスモジュールの模式部分側面図であり、位置決めアセンブリが移動する様子を示している。
【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。１つの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。
【発明を実施するための形態】
【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、基板を、スクラバーブラシを使用して洗浄する装置及び方法に関するものである。本発明の１つの実施形態は、処理容積部内に移動可能に配置される２つのスクラブブラシアセンブリを備える基板洗浄装置を提供する。２つのスクラバーブラシアセンブリは、処理容積部内に載置される基板の両面に接触し、そして両面を洗浄するように構成される。基板洗浄装置は更に、２つのスクラブブラシアセンブリの位置を同時に調整するように構成される位置決めアセンブリを備え、この位置決めアセンブリは、略同じ量の調整を第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに対して対称に行なう。これらのスクラバーブラシアセンブリが対称移動することにより、略対称な押圧力を基板の両面に加えることができるので、基板へのダメージを低減することができる。
【００１３】
図１は、本発明の１つの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、そして研磨モジュール１０６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。１つの実施形態では、ドライロボット１１０は走行レール１１２に取り付けられる。
【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、そして基板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。１つの実施形態では、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を備える。
【００１７】
１つの実施形態では、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。この実施形態では、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を選択的に、ロードカップ１２２及び研磨ステーション１２４の上で回転させ、及び／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、ロードキャップ１２２に搬送される。図１に戻ってこの図を参照すると、処理済み基板を研磨モジュール１０６のロードキャップ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、１つの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、１つのジェット洗浄モジュール１５０と、１つの乾燥機１５２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１１４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（登録商標）洗浄装置とすることができる。
【００２０】
１つの実施形態では、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、所望の洗浄効果を達成する。
【００２１】
メガソニック洗浄装置１４６は、効率的な洗浄工程を、メガソニックエネルギーを利用して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、「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６１１９７０８号明細書を参照することができる。
【００２２】
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。
【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、そして蒸発させることによって筋、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６５１６８１６号明細書を参照することができる。
【００２４】
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。ブラシボックスモジュールの実施形態については更に、本出願の図２〜４を用いて記載される。
【００２５】
図２は、本発明の１つの実施形態によるブラシボックスアセンブリ２００の模式斜視図である。ブラシボックスアセンブリ２００は、支持フレーム２０１に固定される２つのブラシボックスモジュール２０２を備える。各ブラシボックスモジュール２０２は、基板を垂直な姿勢で受け入れ、そしてスクラバーブラシを使用して洗浄するように構成される。１つ以上のブラシボックスアセンブリ２００は、２つの基板を並列に洗浄する、例えば図１の洗浄モジュール１０４内のブラシボックスモジュール１４８と同じ方法で洗浄するように構成されるシステムにおいて使用することができる。
【００２６】
２つのブラシボックスモジュール２０２の各々は、ボディ２０４の上面２０７のような表面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、基板をブラシボックスアセンブリ２００の上方に搬送し、次に降下させてブラシボックスモジュール２０２内に収容して洗浄し、そして図１のウェットロボット１０８のような基板ハンドラー（図示せず）によって、洗浄後にピックアップする。
【００２７】
洗浄中、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、そして外部からパーティクルがブラシボックスモジュール２０２に進入するのを防止することができる。１つの実施形態では、摺動蓋２０３は、両方のブラシボックスモジュール２０２の開口部２０５に蓋をするように構成される。１つの実施形態では、アクチュエータ２０６が摺動蓋２０３に接続され、そしてこれらの開口部２０５を容易に開け、そして閉じるように構成される。
【００２８】
図３は、本発明の１つの実施形態によるブラシボックスモジュール２０２の模式側部断面図である。図４Ａは、図３のブラシボックスモジュール２０２の模式上面図である。図５Ａは、図３のブラシボックスモジュール２０２の概略部分側面図である。
【００２９】
ブラシボックスモジュール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２０７の開口部２０５を通って処理容積部２２２に進入し、そして処理容積部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と流体連通する。ブラシボックスモジュール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はそれぞれ、基板２０９の外周縁部近傍を収容するように構成される。１つの実施形態では、基板ローラ２１０，２１１は、駆動軸２１０ｂ，２１１ｂにそれぞれ接続される。
【００３０】
駆動軸２１０ｂ，２１１ｂは、駆動機構に接続されて基板ローラ２１０，２１１をそれぞれ回転させる。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る、または同じモータを共有することができる。１つの実施形態では、駆動軸２１０ｂがモータ２２３に直接連結され、そして駆動軸２１１ｂがモータ２２３にベルトアセンブリ２２５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、そして基板２０９を駆動して摩擦回転させる。
【００３１】
１つの実施形態では、ブラシボックスモジュール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と一緒に受動的に回転し、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。１つの実施形態では、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。
【００３２】
ブラシボックスモジュール２０２は、処理容積部２２２内の基板ローラ２１０，２１１の上方に配置されるスクラバーブラシアセンブリペア２４０を備える。これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０は、基板２０９の両方の面に沿って延在するように配置され、かつ基板２０９に洗浄中に移動可能に接触するように構成される。
【００３３】
これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０の各々は、基板２０９に接触するように構成される円筒状スクラバーブラシ２４１を含む。円筒状スクラバーブラシ２４１は、外側表面から突出する複数の隆起部（図示せず）を有する。円筒状スクラバーブラシ２４１は、マンドレルアセンブリ２４２に装着される。マンドレルアセンブリ２４２は更に、取り付けシャフト２４５の両端部に取り付けられる。一方の取り付けシャフト２４５は、円筒状スクラバーブラシ２４１を回転させるように構成されるモータ２４４の駆動シャフト２４８に連結される。別の取り付けシャフト２４５は、洗浄液供給部２４９に接続される。
【００３４】
１つの実施形態では、マンドレルアセンブリ２４２は、長さ方向に延在する内側容積部２４３を有する。複数の開口部２４３ａが、マンドレルアセンブリ２４２を貫通して形成される。内側容積部２４３は、洗浄液供給部２４９と流体連通し、洗浄液を円筒状スクラバーブラシ２４１に複数の開口部２４３ａを通って供給するように構成される。
【００３５】
これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０は、ボディ２０４に形成される開口部２４６を通って処理容積部２２２内に収納される。これらの開口部２４６は、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０の外径よりもずっと大きい。膜シール部２４７が、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０と各開口部２４６との間に接続される。これらの膜シール部２４７によって、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を、これらの開口部２４６内を横方向に移動させて、基板２０９を洗浄中に押圧する、または解放することができるようにしている。
【００３６】
モータ２４４は、これらのスクラバーブラシ２４１を、選択された回転速度で駆動するように構成される。１つの実施形態では、モータ２４４は、スクラバーブラシ２４１を、約５０〜７００ＲＰＭの回転速度で回転させるように構成される。
【００３７】
ブラシボックスモジュール２０２は更に、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を基板２０９に対して移動させるように構成される位置決めアセンブリ２５０を含む。図４Ａは、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を基板２０９から遠ざけるように移動させる場合のブラシボックスモジュール２０２を模式的に示している。図４Ｂは、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を基板２０９に向かって移動させ、そして基板２０９に接触する場合のブラシボックスモジュール２０２を模式的に示しており、基板２０９に接触しているこの状態が普通、基板２０９が洗浄されている場合である。図５Ａは、位置決めアセンブリ２５０の模式側面図である。
【００３８】
図３を参照すると、各スクラバーブラシアセンブリ２４０は、処理容積部２２２内に配置され、膜シール部２４７を貫通して延出し、そして２つの回動プレート２５１に両端部で接続される。これらの回動プレート２５１は、支持フレーム２０１に固定される取り付けブロック２５４に移動可能に接続される。各回動プレート２５１は、回動ジョイント部２５８の回りを回動することができる。各スクラバーブラシアセンブリ２４０に接続される２つの回動プレート２５１は、互いに対して、２つの回動プレート２５１の動きを同期させるように構成される同期棒２５９を介して連結される。
【００３９】
図５Ａを参照すると、各回動プレート２５１は作動棒２５２に接続される。アクチュエータ２５３が、ボディ２０４の一方の側に配置される２つの作動棒２５２の間に接続される。アクチュエータ２５３は、これらの作動棒２５２を互いに対して移動させるように構成される。摺動ブロック２５６が更に、２つの作動棒２５２の間に接続される。各作動棒２５２は、摺動ブロック２５６にリンク２５７を介して接続される。垂直走行レール２５５が取り付けブロック２５４に接続される。摺動ブロック２５６は、垂直走行レール２５５に沿って垂直に摺動することができる。
【００４０】
作動状態では、アクチュエータ２５３は突出することにより、または後退することにより、これらの作動棒２５２を互いに対して移動させる。これらの作動棒２５２の動きは、リンク群２５７及び摺動ブロック２５６によって拘束され、従って、これらの動きは、略対称である。これらの作動棒２５２が動くことにより、これらの回動プレート２５１が回動ジョイント部２５８の回りを回動するようになるので、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０が対称に移動する。同時に、これらの同期棒２５９が、これらの回動ジョイント部２５８の回りを回動して、これらの回動プレート２５１の動きをボディ２０４の一方の側から他方の側に伝達し、そしてこれらのスクラバーブラシアセンブリ２４０の両端部の動きを同期させる。図５Ｂは、位置決めアセンブリ２５０によって、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を外側位置（実線で示す）から内側位置（破線で示す）に移動させる様子を示している。図５Ｂに示すように、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０は、処理対象の基板２０９に対して略鏡面対称に移動する。
【００４１】
１つの実施形態では、基板２０９とスクラバーブラシ２４１との間の押圧力をモニタリングして、洗浄中の基板２０９へのダメージを防止する。１つの実施形態では、基板２０９とスクラバーブラシ２４１との間の押圧力は、アクチュエータ２５３の１つ以上の動作パラメータを測定することによりモニタリングされる。１つの実施形態では、アクチュエータ２５３は直線シリンダを含み、そしてアクチュエータ２５３の動作パラメータのモニタリングでは、直線シリンダの圧力をモニタリングする。１つの実施形態では、圧力センサが、アクチュエータ２５３及びシステムコントローラ２３２に接続される。システムコントローラ２３２は、アクチュエータ２５３によって、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０が基板２０９に向かって移動するときのアクチュエータ２５３の行程の終点を決定する。
【００４２】
ブラシボックスモジュール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を含む。１つの実施形態では、２つの洗浄液噴射バー２２０は、処理容積部２２２の両側に、かつこれらのスクラバーブラシアセンブリ２４０の上方に配置され、そして洗浄液を基板２０９の両面に向けて洗浄中に誘導するように構成される。１つの実施形態では、これらの洗浄液噴射バー２２０の各々は、長さ方向に配置される複数のノズル２２０ａを有する。複数のノズル２２０ａは、洗浄液を基板２０９に向けて誘導するように構成される。１つの実施形態では、複数のノズル２２０ａは、これらの洗浄液噴射バー２２０の各々に沿ってそれぞれ均一に分布させる。
【００４３】
ブラシボックスモジュール２０２は更に、これらの洗浄液噴射バー２２０の上方に配置される水噴射バー２１９を含む。これらの水噴射バー２１９の各々は、長さに沿って配置される複数の噴射ノズル２１９ａを有する。１つの実施形態では、これらの水噴射バー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（脱イオン）水を基板２０９に向けて噴射するように構成される。１つの実施形態では、これらの水噴射バー２１９を使用して、基板２０９を洗浄前に濡らす。
【００４４】
ブラシボックスモジュールアセンブリ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、ブラシボックスモジュール２０２の開口部２０５を露出させる。アクチュエータ２５３が突出して、回動プレート２５１を外に向かって回動させ、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を処理容積部２２２の両方の側面に向かって移動させる。基板ハンドラーが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をスクラバーブラシアセンブリ２４０に接触させることなく処理容積部２２２内に収容する。次に、基板ハンドラーが処理容積部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】
これらの水噴射バー２１９は、これらの基板２０９を処理容積部２２２内に降下させながら、水を基板２０９に向かって噴射して、基板２０９を各ブラシボックスモジュール２０２内で濡らす。基板ローラ２１０，２１１に基板２０９を載せ、そして基板ハンドラーが処理容積部２２２から出て行く。基板２０９を基板ローラ２１０，２１１により回転させる。センサホイール２１６は、基板２０９と一緒に受動的に回転し、そして回転センサ２２６が回転信号をシステムコントローラ２３２に送信し、このシステムコントローラ２３２が基板ローラ２１０を、回転センサ２２６からの信号に従って制御して、選択された回転速度を確保する。
【００４６】
次に、モータ２４４によってこれらのスクラバーブラシ２４１が回転し、かつ洗浄液がこれらのスクラバーブラシ２４１に洗浄液供給部２４９からマンドレルアセンブリ２４２を通って供給されている状態で、アクチュエータ２５３が後退して、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を基板２０９に向かって内側に移動させる。システムコントローラ２３２は、アクチュエータ２５３の１つ以上の動作パラメータをモニタリングして、基板２０９にこれらのスクラバーブラシアセンブリ２４０から加わる押圧力を求める。１つの実施形態では、システムコントローラ２３２は、一旦、これらのモニタリング済みの動作パラメータが臨界値に達すると、アクチュエータ２５３を停止する。１つの実施形態では、これらのモニタリング済みの動作パラメータは、アクチュエータ２５３の直線シリンダの圧力を含む。これらのスクラバーブラシ２４１は、基板２０９を押圧しながら回転して、洗浄工程を、スクラブ動作を行ないながら実行する。洗浄工程は普通、プロセスレシピに従って行なわれる。１つの実施形態では、洗浄液が更に、洗浄液噴射バー２２０を通って基板２０９に供給される。
【００４７】
基板２０９を洗浄した後、アクチュエータ２５３が突出して基板２０９を解放する。摺動蓋２０３が移動して、これらの開口部２０５を露出させ、そして基板ハンドラーが降下して処理容積部２２２内に移動して、これらの基板２０９をピックアップする。
【００４８】
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きたが、本発明の他の実施形態及び別の実施形態を、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、そして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、研磨材スラリー等の研磨液を含ませた研磨パッドに押し当てることにより、そして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、機械的に、化学的に、そして／または電気的に行なわれる。多くの研磨工程が普通、異なる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、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。スクラバーブラシで洗浄する場合、スクラバーブラシは普通、基板に、表面と対向する方向、及び裏面と対向する方向の両方の方向から接近して基板に接触し、そしてブラシ圧を基板に加える。洗浄中に基板に加わる押圧力をモニタリングし、そして制御して、基板へのダメージを防止することが望ましい。しかしながら、従来のブラシ洗浄装置は、スクラバーブラシの移動、及び結果的に洗浄中に基板に加わる押圧力に対する制御を改善する必要がある。
【０００４】
従って、基板をスクラブブラシで、動き及び押圧力を制御しながら洗浄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、基板を研磨プロセス後に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、基板を、スクラバーブラシを使用して洗浄する装置及び方法に関するものである。
【０００６】
１つの実施形態は、基板洗浄装置を提供し、この基板洗浄装置は、処理容積部を画定し、かつ基板の搬送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、前記処理容積部内に移動可能に配置され、かつ前記処理容積部内に配置される基板の両面に接触し、そして両面を洗浄するように構成される第１及び第２スクラバーブラシアセンブリと、そして前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリの位置を同時に調整するように構成される位置決めアセンブリを備え、前記位置決めアセンブリは、略同じ量の調整を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに対して鏡面対称に行なう。
【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、処理容積部を画定し、かつ基板の進入及び退出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、前記処理システムの下側部分に配置され、かつ基板を載せて、前記基板を垂直な姿勢で回転させるように構成される第１及び第２基板ローラと、前記処理容積部内に配置され、かつ前記第１及び第２基板ローラにより支持される前記基板の両面に接触し、両面を洗浄するように構成される前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリと、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリの位置を互いに対して調整するように構成され、かつ前記第１スクラバーブラシアセンブリに接続される第１端部と、前記第２スクラバーブラシアセンブリに接続される第２端部を有するアクチュエータを含む位置決めアセンブリと、更に前記アクチュエータの前記第１端部と前記第２端部との間に接続され、かつ略同じ量の調整を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに対して鏡面対称に行なうように構成される拘束アセンブリを備える。
【０００８】
更に別の実施形態は、基板を洗浄する方法を提供し、前記方法は、前記基板を洗浄チャンバに搬送する工程と、前記基板を、前記洗浄チャンバの処理容積部内に配置される２つの基板ローラに前記基板が載るように位置決めする工程と、前記基板を、前記基板が略垂直な姿勢になっている状態で、前記２つの基板ローラを使用して回転させる工程と、第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを前記基板に向かって、前記基板の両面と対向する方向から移動させる工程であって、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリが対称に移動する、前記移動させる工程と、前記基板を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに接触させる工程と、前記基板を、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを回転させることにより洗浄する工程を含む。
【０００９】
本発明に関して上に列挙した特徴が実現する過程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であると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１つの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１つの実施形態によるブラシボックスアセンブリの模式斜視図である。
【図３】図３は、本発明の１つの実施形態によるブラシボックスモジュールの模式側部断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３のブラシボックスモジュールの模式上面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、スクラバーブラシが洗浄位置にある状態の図３のブラシボックスモジュールの模式上面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図３のブラシボックスモジュールの模式部分側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図３のブラシボックスモジュールの模式部分側面図であり、位置決めアセンブリが移動する様子を示している。
【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。１つの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。
【発明を実施するための形態】
【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、基板を、スクラバーブラシを使用して洗浄する装置及び方法に関するものである。本発明の１つの実施形態は、処理容積部内に移動可能に配置される２つのスクラブブラシアセンブリを備える基板洗浄装置を提供する。２つのスクラバーブラシアセンブリは、処理容積部内に載置される基板の両面に接触し、そして両面を洗浄するように構成される。基板洗浄装置は更に、２つのスクラブブラシアセンブリの位置を同時に調整するように構成される位置決めアセンブリを備え、この位置決めアセンブリは、略同じ量の調整を第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに対して対称に行なう。これらのスクラバーブラシアセンブリが対称移動することにより、略対称な押圧力を基板の両面に加えることができるので、基板へのダメージを低減することができる。
【００１３】
図１は、本発明の１つの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、そして研磨モジュール１０６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。１つの実施形態では、ドライロボット１１０は走行レール１１２に取り付けられる。
【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、そして基板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。１つの実施形態では、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を備える。
【００１７】
１つの実施形態では、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。この実施形態では、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を選択的に、ロードカップ１２２及び研磨ステーション１２４の上で回転させ、及び／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、ロードキャップ１２２に搬送される。図１に戻ってこの図を参照すると、処理済み基板を研磨モジュール１０６のロードキャップ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、１つの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、１つのジェット洗浄モジュール１５０と、１つの乾燥機１５２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１１４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（登録商標）洗浄装置とすることができる。
【００２０】
１つの実施形態では、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、所望の洗浄効果を達成する。
【００２１】
メガソニック洗浄装置１４６は、効率的な洗浄工程を、メガソニックエネルギーを利用して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、「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６１１９７０８号明細書を参照することができる。
【００２２】
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。
【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、そして蒸発させることによって筋、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６５１６８１６号明細書を参照することができる。
【００２４】
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。ブラシボックスモジュールの実施形態については更に、本出願の図２〜４を用いて記載される。
【００２５】
図２は、本発明の１つの実施形態によるブラシボックスアセンブリ２００の模式斜視図である。ブラシボックスアセンブリ２００は、支持フレーム２０１に固定される２つのブラシボックスモジュール２０２を備える。各ブラシボックスモジュール２０２は、基板を垂直な姿勢で受け入れ、そしてスクラバーブラシを使用して洗浄するように構成される。１つ以上のブラシボックスアセンブリ２００は、２つの基板を並列に洗浄する、例えば図１の洗浄モジュール１０４内のブラシボックスモジュール１４８と同じ方法で洗浄するように構成されるシステムにおいて使用することができる。
【００２６】
２つのブラシボックスモジュール２０２の各々は、ボディ２０４の上面２０７のような表面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、基板をブラシボックスアセンブリ２００の上方に搬送し、次に降下させてブラシボックスモジュール２０２内に収容して洗浄し、そして図１のウェットロボット１０８のような基板ハンドラー（図示せず）によって、洗浄後にピックアップする。
【００２７】
洗浄中、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、そして外部からパーティクルがブラシボックスモジュール２０２に進入するのを防止することができる。１つの実施形態では、摺動蓋２０３は、両方のブラシボックスモジュール２０２の開口部２０５に蓋をするように構成される。１つの実施形態では、アクチュエータ２０６が摺動蓋２０３に接続され、そしてこれらの開口部２０５を容易に開け、そして閉じるように構成される。
【００２８】
図３は、本発明の１つの実施形態によるブラシボックスモジュール２０２の模式側部断面図である。図４Ａは、図３のブラシボックスモジュール２０２の模式上面図である。図５Ａは、図３のブラシボックスモジュール２０２の概略部分側面図である。
【００２９】
ブラシボックスモジュール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２０７の開口部２０５を通って処理容積部２２２に進入し、そして処理容積部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と流体連通する。ブラシボックスモジュール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はそれぞれ、基板２０９の外周縁部近傍を収容するように構成される。１つの実施形態では、基板ローラ２１０，２１１は、駆動軸２１０ｂ，２１１ｂにそれぞれ接続される。
【００３０】
駆動軸２１０ｂ，２１１ｂは、駆動機構に接続されて基板ローラ２１０，２１１をそれぞれ回転させる。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る、または同じモータを共有することができる。１つの実施形態では、駆動軸２１０ｂがモータ２２３に直接連結され、そして駆動軸２１１ｂがモータ２２３にベルトアセンブリ２２５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、そして基板２０９を駆動して摩擦回転させる。
【００３１】
１つの実施形態では、ブラシボックスモジュール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と一緒に受動的に回転し、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。１つの実施形態では、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。
【００３２】
ブラシボックスモジュール２０２は、処理容積部２２２内の基板ローラ２１０，２１１の上方に配置されるスクラバーブラシアセンブリペア２４０を備える。これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０は、基板２０９の両方の面に沿って延在するように配置され、かつ基板２０９に洗浄中に移動可能に接触するように構成される。
【００３３】
これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０の各々は、基板２０９に接触するように構成される円筒状スクラバーブラシ２４１を含む。円筒状スクラバーブラシ２４１は、外側表面から突出する複数の隆起部（図示せず）を有する。円筒状スクラバーブラシ２４１は、マンドレルアセンブリ２４２に装着される。マンドレルアセンブリ２４２は更に、取り付けシャフト２４５の両端部に取り付けられる。一方の取り付けシャフト２４５は、円筒状スクラバーブラシ２４１を回転させるように構成されるモータ２４４の駆動シャフト２４８に連結される。別の取り付けシャフト２４５は、洗浄液供給部２４９に接続される。
【００３４】
１つの実施形態では、マンドレルアセンブリ２４２は、長さ方向に延在する内側容積部２４３を有する。複数の開口部２４３ａが、マンドレルアセンブリ２４２を貫通して形成される。内側容積部２４３は、洗浄液供給部２４９と流体連通し、洗浄液を円筒状スクラバーブラシ２４１に複数の開口部２４３ａを通って供給するように構成される。
【００３５】
これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０は、ボディ２０４に形成される開口部２４６を通って処理容積部２２２内に収納される。これらの開口部２４６は、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０の外径よりもずっと大きい。膜シール部２４７が、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０と各開口部２４６との間に接続される。これらの膜シール部２４７によって、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を、これらの開口部２４６内を横方向に移動させて、基板２０９を洗浄中に押圧する、または解放することができるようにしている。
【００３６】
モータ２４４は、これらのスクラバーブラシ２４１を、選択された回転速度で駆動するように構成される。１つの実施形態では、モータ２４４は、スクラバーブラシ２４１を、約５０〜７００ＲＰＭの回転速度で回転させるように構成される。
【００３７】
ブラシボックスモジュール２０２は更に、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を基板２０９に対して移動させるように構成される位置決めアセンブリ２５０を含む。図４Ａは、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を基板２０９から遠ざけるように移動させる場合のブラシボックスモジュール２０２を模式的に示している。図４Ｂは、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を基板２０９に向かって移動させ、そして基板２０９に接触する場合のブラシボックスモジュール２０２を模式的に示しており、基板２０９に接触しているこの状態が普通、基板２０９が洗浄されている場合である。図５Ａは、位置決めアセンブリ２５０の模式側面図である。
【００３８】
図３を参照すると、各スクラバーブラシアセンブリ２４０は、処理容積部２２２内に配置され、膜シール部２４７を貫通して延出し、そして２つの回動プレート２５１に両端部で接続される。これらの回動プレート２５１は、支持フレーム２０１に固定される取り付けブロック２５４に移動可能に接続される。各回動プレート２５１は、回動ジョイント部２５８の回りを回動することができる。各スクラバーブラシアセンブリ２４０に接続される２つの回動プレート２５１は、互いに対して、２つの回動プレート２５１の動きを同期させるように構成される同期棒２５９を介して連結される。
【００３９】
図５Ａを参照すると、各回動プレート２５１は作動棒２５２に接続される。アクチュエータ２５３が、ボディ２０４の一方の側に配置される２つの作動棒２５２の間に接続される。アクチュエータ２５３は、これらの作動棒２５２を互いに対して移動させるように構成される。摺動ブロック２５６が更に、２つの作動棒２５２の間に接続される。各作動棒２５２は、摺動ブロック２５６にリンク２５７を介して接続される。垂直走行レール２５５が取り付けブロック２５４に接続される。摺動ブロック２５６は、垂直走行レール２５５に沿って垂直に摺動することができる。
【００４０】
作動状態では、アクチュエータ２５３は突出することにより、または後退することにより、これらの作動棒２５２を互いに対して移動させる。これらの作動棒２５２の動きは、リンク群２５７及び摺動ブロック２５６によって拘束され、従って、これらの動きは、略対称である。これらの作動棒２５２が動くことにより、これらの回動プレート２５１が回動ジョイント部２５８の回りを回動するようになるので、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０が対称に移動する。同時に、これらの同期棒２５９が、これらの回動ジョイント部２５８の回りを回動して、これらの回動プレート２５１の動きをボディ２０４の一方の側から他方の側に伝達し、そしてこれらのスクラバーブラシアセンブリ２４０の両端部の動きを同期させる。図５Ｂは、位置決めアセンブリ２５０によって、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を外側位置（実線で示す）から内側位置（破線で示す）に移動させる様子を示している。図５Ｂに示すように、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０は、処理対象の基板２０９に対して略鏡面対称に移動する。
【００４１】
１つの実施形態では、基板２０９とスクラバーブラシ２４１との間の押圧力をモニタリングして、洗浄中の基板２０９へのダメージを防止する。１つの実施形態では、基板２０９とスクラバーブラシ２４１との間の押圧力は、アクチュエータ２５３の１つ以上の動作パラメータを測定することによりモニタリングされる。１つの実施形態では、アクチュエータ２５３は直線シリンダを含み、そしてアクチュエータ２５３の動作パラメータのモニタリングでは、直線シリンダの圧力をモニタリングする。１つの実施形態では、圧力センサが、アクチュエータ２５３及びシステムコントローラ２３２に接続される。システムコントローラ２３２は、アクチュエータ２５３によって、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０が基板２０９に向かって移動するときのアクチュエータ２５３の行程の終点を決定する。
【００４２】
ブラシボックスモジュール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を含む。１つの実施形態では、２つの洗浄液噴射バー２２０は、処理容積部２２２の両側に、かつこれらのスクラバーブラシアセンブリ２４０の上方に配置され、そして洗浄液を基板２０９の両面に向けて洗浄中に誘導するように構成される。１つの実施形態では、これらの洗浄液噴射バー２２０の各々は、長さ方向に配置される複数のノズル２２０ａを有する。複数のノズル２２０ａは、洗浄液を基板２０９に向けて誘導するように構成される。１つの実施形態では、複数のノズル２２０ａは、これらの洗浄液噴射バー２２０の各々に沿ってそれぞれ均一に分布させる。
【００４３】
ブラシボックスモジュール２０２は更に、これらの洗浄液噴射バー２２０の上方に配置される水噴射バー２１９を含む。これらの水噴射バー２１９の各々は、長さに沿って配置される複数の噴射ノズル２１９ａを有する。１つの実施形態では、これらの水噴射バー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（脱イオン）水を基板２０９に向けて噴射するように構成される。１つの実施形態では、これらの水噴射バー２１９を使用して、基板２０９を洗浄前に濡らす。
【００４４】
ブラシボックスモジュールアセンブリ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、ブラシボックスモジュール２０２の開口部２０５を露出させる。アクチュエータ２５３が突出して、回動プレート２５１を外に向かって回動させ、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を処理容積部２２２の両方の側面に向かって移動させる。基板ハンドラーが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をスクラバーブラシアセンブリ２４０に接触させることなく処理容積部２２２内に収容する。次に、基板ハンドラーが処理容積部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】
これらの水噴射バー２１９は、これらの基板２０９を処理容積部２２２内に降下させながら、水を基板２０９に向かって噴射して、基板２０９を各ブラシボックスモジュール２０２内で濡らす。基板ローラ２１０，２１１に基板２０９を載せ、そして基板ハンドラーが処理容積部２２２から出て行く。基板２０９を基板ローラ２１０，２１１により回転させる。センサホイール２１６は、基板２０９と一緒に受動的に回転し、そして回転センサ２２６が回転信号をシステムコントローラ２３２に送信し、このシステムコントローラ２３２が基板ローラ２１０を、回転センサ２２６からの信号に従って制御して、選択された回転速度を確保する。
【００４６】
次に、モータ２４４によってこれらのスクラバーブラシ２４１が回転し、かつ洗浄液がこれらのスクラバーブラシ２４１に洗浄液供給部２４９からマンドレルアセンブリ２４２を通って供給されている状態で、アクチュエータ２５３が後退して、これらのスクラバーブラシアセンブリ２４０を基板２０９に向かって内側に移動させる。システムコントローラ２３２は、アクチュエータ２５３の１つ以上の動作パラメータをモニタリングして、基板２０９にこれらのスクラバーブラシアセンブリ２４０から加わる押圧力を求める。１つの実施形態では、システムコントローラ２３２は、一旦、これらのモニタリング済みの動作パラメータが臨界値に達すると、アクチュエータ２５３を停止する。１つの実施形態では、これらのモニタリング済みの動作パラメータは、アクチュエータ２５３の直線シリンダの圧力を含む。これらのスクラバーブラシ２４１は、基板２０９を押圧しながら回転して、洗浄工程を、スクラブ動作を行ないながら実行する。洗浄工程は普通、プロセスレシピに従って行なわれる。１つの実施形態では、洗浄液が更に、洗浄液噴射バー２２０を通って基板２０９に供給される。
【００４７】
基板２０９を洗浄した後、アクチュエータ２５３が突出して基板２０９を解放する。摺動蓋２０３が移動して、これらの開口部２０５を露出させ、そして基板ハンドラーが降下して処理容積部２２２内に移動して、これらの基板２０９をピックアップする。
【００４８】
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きたが、本発明の他の実施形態及び別の実施形態を、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、そして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；
前記処理容積部内に移動可能に配置され、かつ前記処理容積部内に配置される基板の両面に接触し、そして両面を洗浄するように構成される第１及び第２スクラバーブラシアセンブリと；
前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリの位置を同時に調整するように構成される位置決めアセンブリを備え、前記位置決めアセンブリは、略同じ量の調整を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに対して鏡面対称に行なう、基板洗浄装置。
【請求項２】
更に：
第１回動ジョイント部の回りを回動する第１回動プレートであって、前記第１スクラバーブラシアセンブリの第１端部がこの第１回動プレートに取り付けられる、前記第１回動プレートと；
第２回動ジョイント部の回りを回動する第２回動プレートであって、前記第２スクラバーブラシアセンブリの第１端部がこの第２回動プレートに取り付けられる、前記第２回動プレートを備え、前記第１及び第２回動プレートは、略対称に配置され、前記位置決めアセンブリは、前記第１回動プレートと前記第２回動プレートとの間に接続される、
請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記位置決めアセンブリは更に：
前記第１及び第２回動プレートを互いに対して対称に移動させるように構成されるアクチュエータを含む、
請求項２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記位置決めアセンブリは更に、前記アクチュエータの動作パラメータを測定するように構成されるセンサを含み、前記動作パラメータを使用して、前記スクラバーブラシアセンブリから前記基板に加わる押圧力を求める、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記位置決めアセンブリは更に：
前記アクチュエータに接続され、かつ前記第１回動プレートに接続される第１作動棒と；
前記アクチュエータに接続され、かつ前記第２回動プレートに接続される第２作動棒であって、前記アクチュエータが前記第１及び第２作動棒を互いに対して移動させる、前記第２作動棒と；
前記ボディに接続される走行レールに沿って摺動するように構成される摺動ブロックであって、前記第１及び第２回動プレートが前記走行レールを基準にして略対称に配置される、前記摺動ブロックと；
第１リンクであって、前記第１リンクの第１端部が前記摺動ブロックに接続され、かつ前記第１リンクの第２端部が前記第１作動棒に接続される、前記第１リンクと；
第２リンクであって、前記第２リンクの第１端部が前記摺動ブロックに接続され、かつ前記第２リンクの第２端部が前記第２作動棒に接続され、更に、前記第１及び第２リンク、及び前記摺動ブロックによって、前記第１及び第２作動棒の動きが略対称になるように拘束される、前記第２リンク
を含む、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記第１作動棒と前記第２作動棒との間に接続される直線シリンダを含む、請求項５に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記位置決めアセンブリは更に、前記直線シリンダの圧力を測定するように構成される圧力センサを含み、前記直線シリンダの前記圧力を使用して、前記スクラバーブラシアセンブリから前記基板に加わる押圧力を求める、請求項６に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
更に：
第３回動プレートであって、前記第１及び第３回動プレートが前記チャンバボディの両方の側面の側に配置され、そして前記第１スクラバーブラシアセンブリの第２端部が前記第３回動プレートに取り付けられる、前記第３回動プレートと；
前記第１回動プレートと前記第３回動プレートとの間に接続され、かつ確実に、前記第１回動プレートの動きと前記第３回動プレートの動きを同期させるように構成される第１同期棒と；
第４回動プレートであって、前記第２及び第４回動プレートが前記チャンバボディの両方の側面の側に配置され、前記第２スクラバーブラシアセンブリの第２端部が前記第４回動プレートに取り付けられる、前記第４回動プレートと；
前記第２回動プレートと前記第４回動プレートとの間に接続され、かつ確実に、前記第２回動プレートの動きと前記第４回動プレートの動きを同期させるように構成される第２同期棒
を備える、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリの各々は：
複数の表面突起を有する円筒形スクラバーブラシと；
前記円筒形スクラバーブラシを支持し、かつ内側容積部と、長さ方向に分布する複数の開口部を有するマンドレルと；
前記マンドレルの両端部に接続され、かつ前記位置決めアセンブリに接続される２つの取り付けシャフトと；
前記円筒形スクラバーブラシを長軸に沿って回転させるように構成される回転モータ
を含む、請求項２に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
更に、前記処理容積部内に配置される１つ以上の洗浄液噴射バーを備え、前記１つ以上の洗浄液噴射バーは、処理中に流体を前記基板に向けて誘導するように構成される、請求項２に記載の基板洗浄装置。
【請求項１１】
更に、前記処理容積部の下側部分に配置される第１及び第２基板ローラを備え、前記第１及び第２基板ローラは基板を載せ、前記基板を垂直な姿勢で回転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１２】
基板を洗浄する方法であって：
前記基板を洗浄チャンバに搬送する工程と；
前記基板を、前記洗浄チャンバの処理容積部内に配置される２つの基板ローラに位置決めする工程と；
前記基板を、前記基板が略垂直な姿勢になっている状態で、前記２つの基板ローラを使用して回転させる工程と；
第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを前記基板に向かって、前記基板の両面と対向する方向から移動させる工程であって、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリが鏡面対称に移動する、前記移動させる工程と；
前記基板を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに接触させる工程と；
前記基板を、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを回転させることにより洗浄する工程
を含む、方法。
【請求項１３】
前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを前記基板に向かって移動させる前記工程は；
直線アクチュエータを後退させる工程を含み、前記直線アクチュエータの第１端部は、前記第１スクラバーブラシアセンブリに接続され、前記直線アクチュエータの第２端部は、前記第２スクラバーブラシアセンブリに接続され、そして拘束アセンブリが、前記直線アクチュエータの前記第１端部と前記第２端部との間に接続される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記拘束アセンブリは：
前記アクチュエータの前記第１端部に接続される第１リンクと；
前記アクチュエータの前記第２端部に接続される第２リンクと；
走行レールに沿って摺動するように構成される摺動ブロックを含み、前記第１及び第２リンクは、前記摺動ブロックに接続される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
更に：
前記直線アクチュエータの圧力を測定して、前記基板に前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリから加わる押圧力をモニタリングする工程と；
前記直線アクチュエータを、前記押圧力が臨界値に達するときに停止する工程
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
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；
前記処理容積部内に移動可能に配置され、かつ前記処理容積部内に配置される基板の両面に接触し、そして両面を洗浄するように構成される第１及び第２スクラバーブラシアセンブリと；
前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリの位置を同時に調整するように構成される位置決めアセンブリを備え、前記位置決めアセンブリは、略同じ量の調整を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに対して鏡面対称に行なう、基板洗浄装置。
【請求項２】
更に：
第１回動ジョイント部の回りを回動する第１回動プレートであって、前記第１スクラバーブラシアセンブリの第１端部がこの第１回動プレートに取り付けられる、前記第１回動プレートと；
第２回動ジョイント部の回りを回動する第２回動プレートであって、前記第２スクラバーブラシアセンブリの第１端部がこの第２回動プレートに取り付けられる、前記第２回動プレートを備え、前記第１及び第２回動プレートは、略対称に配置され、前記位置決めアセンブリは、前記第１回動プレートと前記第２回動プレートとの間に接続される、
請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記位置決めアセンブリは更に：
前記第１及び第２回動プレートを互いに対して対称に移動させるように構成されるアクチュエータを含む、
請求項２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記位置決めアセンブリは更に、前記アクチュエータの動作パラメータを測定するように構成されるセンサを含み、前記動作パラメータを使用して、前記スクラバーブラシアセンブリから前記基板に加わる押圧力を求める、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記位置決めアセンブリは更に：
前記アクチュエータに接続され、かつ前記第１回動プレートに接続される第１作動棒と；
前記アクチュエータに接続され、かつ前記第２回動プレートに接続される第２作動棒であって、前記アクチュエータが前記第１及び第２作動棒を互いに対して移動させる、前記第２作動棒と；
前記ボディに接続される走行レールに沿って摺動するように構成される摺動ブロックであって、前記第１及び第２回動プレートが前記走行レールを基準にして略対称に配置される、前記摺動ブロックと；
第１リンクであって、前記第１リンクの第１端部が前記摺動ブロックに接続され、かつ前記第１リンクの第２端部が前記第１作動棒に接続される、前記第１リンクと；
第２リンクであって、前記第２リンクの第１端部が前記摺動ブロックに接続され、かつ前記第２リンクの第２端部が前記第２作動棒に接続され、更に、前記第１及び第２リンク、及び前記摺動ブロックによって、前記第１及び第２作動棒の動きが略対称になるように拘束される、前記第２リンク
を含む、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記第１作動棒と前記第２作動棒との間に接続される直線シリンダを含む、請求項５に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記位置決めアセンブリは更に、前記直線シリンダの圧力を測定するように構成される圧力センサを含み、前記直線シリンダの前記圧力を使用して、前記スクラバーブラシアセンブリから前記基板に加わる押圧力を求める、請求項６に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
更に：
第３回動プレートであって、前記第１及び第３回動プレートが前記チャンバボディの両方の側面の側に配置され、そして前記第１スクラバーブラシアセンブリの第２端部が前記第３回動プレートに取り付けられる、前記第３回動プレートと；
前記第１回動プレートと前記第３回動プレートとの間に接続され、かつ確実に、前記第１回動プレートの動きと前記第３回動プレートの動きを同期させるように構成される第１同期棒と；
第４回動プレートであって、前記第２及び第４回動プレートが前記チャンバボディの両方の側面の側に配置され、前記第２スクラバーブラシアセンブリの第２端部が前記第４回動プレートに取り付けられる、前記第４回動プレートと；
前記第２回動プレートと前記第４回動プレートとの間に接続され、かつ確実に、前記第２回動プレートの動きと前記第４回動プレートの動きを同期させるように構成される第２同期棒
を備える、請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリの各々は：
複数の表面突起を有する円筒形スクラバーブラシと；
前記円筒形スクラバーブラシを支持し、かつ内側容積部と、長さ方向に分布する複数の開口部を有するマンドレルと；
前記マンドレルの両端部に接続され、かつ前記位置決めアセンブリに接続される２つの取り付けシャフトと；
前記円筒形スクラバーブラシを長軸に沿って回転させるように構成される回転モータ
を含む、請求項２に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
更に、前記処理容積部内に配置される１つ以上の洗浄液噴射バーを備え、前記１つ以上の洗浄液噴射バーは、処理中に流体を前記基板に向けて誘導するように構成される、請求項２に記載の基板洗浄装置。
【請求項１１】
更に、前記処理容積部の下側部分に配置される第１及び第２基板ローラを備え、前記第１及び第２基板ローラは基板を載せ、前記基板を垂直な姿勢で回転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１２】
基板を洗浄する方法であって：
前記基板を洗浄チャンバに搬送する工程と；
前記基板を、前記洗浄チャンバの処理容積部内に配置される２つの基板ローラに位置決めする工程と；
前記基板を、前記基板が略垂直な姿勢になっている状態で、前記２つの基板ローラを使用して回転させる工程と；
第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを前記基板に向かって、前記基板の両面と対向する方向から移動させる工程であって、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリが鏡面対称に移動する、前記移動させる工程と；
前記基板を前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリに接触させる工程と；
前記基板を、前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを回転させることにより洗浄する工程
を含む、方法。
【請求項１３】
前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリを前記基板に向かって移動させる前記工程は；
直線アクチュエータを後退させる工程を含み、前記直線アクチュエータの第１端部は、前記第１スクラバーブラシアセンブリに接続され、前記直線アクチュエータの第２端部は、前記第２スクラバーブラシアセンブリに接続され、そして拘束アセンブリが、前記直線アクチュエータの前記第１端部と前記第２端部との間に接続される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記拘束アセンブリは：
前記アクチュエータの前記第１端部に接続される第１リンクと；
前記アクチュエータの前記第２端部に接続される第２リンクと；
走行レールに沿って摺動するように構成される摺動ブロックを含み、前記第１及び第２リンクは、前記摺動ブロックに接続される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
更に：
前記直線アクチュエータの圧力を測定して、前記基板に前記第１及び第２スクラバーブラシアセンブリから加わる押圧力をモニタリングする工程と；
前記直線アクチュエータを、前記押圧力が臨界値に達するときに停止する工程
を含む、請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【公表番号】特表２０１２−５０４８６９（Ｐ２０１２−５０４８６９Ａ）
【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２０１１−５３００９１（Ｐ２０１１−５３００９１）
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５６６８６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３９４１０
【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／ＵＳ２００９／０５６６８６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３９４１０
【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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