ＣＭＰ後の洗浄ブラシ
本発明の実施形態は、ＣＭＰブラシであって、ブラシの内側領域の中央ノジュールおよびブラシの端領域の１つまたは複数のエッジノジュールの組合せを有する、ＣＭＰブラシを含み、中央ノジュールおよびエッジノジュールは、互いに千鳥状または整合した配置構成にあり、ブラシ上の各エッジノジュールの上側表面は、中央ノジュールの上側表面と同じかまたはそれより大きい接触エリアを有する。各エッジノジュールの上側表面と基板エッジ領域との接触エリアは、中央ノジュールの上側表面と基板中央領域との接触エリアと同じかまたはそれより大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に完全に組込まれる、２０１０年１２月２１日に出願された米国仮出願第６１／４２５，６４４号および２０１０年２月２２日に出願された米国仮出願第６１／３０６，５８２号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に、基板の化学機械研磨を対象とする。より具体的には、本発明は、化学機械研磨に続いて基板を洗浄するためのブラシを対象とする。
【背景技術】
【０００３】
集積回路は、ウェハ上への導電性層、半導電性層、および絶縁性層の順次堆積によって、半導体基板、特にシリコンウェハ上で形成されうる。回路の特徴部は、各層が堆積された後にエッチングされうる。一連の層が堆積されエッチングされた後、基板の最も上の表面は、益々非平坦になりうる。非平坦の表面は、集積回路作製プロセスのフォトグラフィックステップにおいて問題をもたらしうる。したがって、半導体基板表面を定期的に平坦化することが必要である。
【０００４】
ダマシンは、誘電体を分離することによって、相互接続金属ラインが形成されるプロセスである。ダマシーニングでは、相互接続パターンは、最初に、誘電体層内にリソグラフィ的に画定され、その後、結果として得られるトレンチを充填するために金属が堆積される。過剰の金属は、化学機械研磨（平坦化）によって除去されうる。化学機械平坦化とも呼ばれる化学機械研磨（ＣＭＰ）は、表面平坦化および金属相互接続パターンの画定のために実行される、化学機械研磨を通して個体層を除去する方法を指す。２重ダマシンは、金属エッチングの代わりにＣＭＰプロセスを使用して金属相互接続幾何形状を形成するために使用されるダマシンプロセスの修正バージョンである。２重ダマシンでは、２つの層間誘電体パターニングステップおよび１つのＣＭＰステップが、従来のダマシンプロセスを使用すると、普通なら２つのパターニングステップおよび２つの金属ＣＭＰステップを必要とすることになるパターンを生成する。
【０００５】
典型的なＣＭＰオペレーションでは、化学反応性スラリーを受取る回転する研磨パッドは、基板の最も外側の表面を研磨するために使用される。基板は、研磨パッドの上に配置され、保持リングによって所定場所に保持される。通常、基板および保持リングは、キャリアまたは研磨リング上に搭載される。基板を研磨パッドに押し付けるために、制御された力が、キャリアヘッドによって基板に加えられる。基板の表面にわたる研磨パッドの移動によって、材料が、基板の面から化学的かつ機械的に除去される。
【０００６】
研磨後、スラリー残渣は、慣例的に、ブラシなどのスクラビングデバイスによってウェハ表面から洗浄されるかまたは掻き落とされる。特許文献１は、０°〜９０°の、回転軸に対してある角度で形成された、多くの平行溝を有するギア様構成を有する洗浄ブラシローラを開示し、また同様に、突出部であって、円、楕円、長方形、またはダイヤモンド形状などで、かつ、全表面積の１５％〜６５％の突出部の全表面積を有する、突出部を開示する。
【０００７】
特許文献２は、半導体ウェハなどの薄いディスクの平坦な表面とプロファイルを持つ（たとえば、エッジ）表面の両方を同時にスクラビングするためのウェハエッジスクラバブラシを開示する。ブラシは、２つの部分、ウェハの平坦表面に接触するための平坦部分とウェハのエッジ表面に接触するためのプロファイルを持つ部分を有する接触表面を有する。開示によれば、プロファイルを持つノジュールは、好ましくは細長く、ブラシの端まで
延在し、（断面方向および／または長手方向に）プロファイルを持つノジュールは、ブラシによって洗浄にされるウェハのエッジ領域に相当するプロファイルを有する。プロファイルを持つ平面に沿ってウェハに接触するための、ブラシのプロファイルを持つ部分は、ウェハに接触する前にプロファイルを持つ表面を有する。プロファイルを持つノジュールはまた、平坦ノジュールより高い弾性係数を有する場合がある。
【０００８】
しかし、従来の化学機械研磨ブラシを使用すると、望ましくない数の粒子が、掻き落とされた基板表面上に、特にエッジに近い領域に依然として残りうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，５６６，９１１号
【特許文献２】米国特許第６，２９９，６９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、中央領域ならびにエッジ領域において、半導体ウェハのような基板にわたって均一な洗浄を生成する改良型方法およびブラシについての継続した必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、半導体ウェハ、ハードディスク、フラットパネルなどのような種々の基板を洗浄するために使用されうるＣＭＰ後の洗浄ブラシである。ＣＭＰ後の洗浄ブラシは、ブラシの内側領域の中央ノジュールおよびブラシの端領域のまたはその近くの１つまたは複数のエッジノジュールの組合せを有する。中央ノジュールおよびエッジノジュールは、互いに千鳥状または整合した配置構成にある可能性があり、ブラシ上の各エッジノジュールの上側表面は、中央ノジュールの上側表面と同じかまたはそれより大きい接触エリアを有する。各エッジノジュールの上側表面と基板エッジ領域との接触エリアは、中央ノジュールの上側表面と基板中央領域との接触エリアと同じかまたはそれより大きい。中央ノジュールの上部の高さおよびエッジノジュールの上部の高さは、実質的に同じか、または、たとえばブラシの回転軸から測定される、ノジュールについての平均高さの約±５％以下以内で同じである。ブラシの端に近い領域のノジュールは、基板のプロファイルを欠く。
【００１２】
本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシは、第１の端および第２の端を有する円柱フォームブラシを含み、ブラシは、外側表面ならびにブラシの表面上の複数の中央ノジュールおよび複数のエッジノジュールを有する。中央ノジュールは、ブラシの中央領域内に位置し、中央ノジュールは、ギャップによって互いから分離される。エッジノジュールは、ブラシの第１の端の近くと第２の端の近くに位置し、エッジノジュールは、ギャップによって中央ノジュールから分離される。中央ノジュールおよびエッジノジュールは、ブラシの周りに環状に延びる直線チャネルが中央ノジュールまたはエッジノジュールによって全く形成されないように、ブラシの表面上に配列される。中央ノジュールは、上部(top)表面および中央ノジュール上部表面に対してブラシの回転軸から測定された中央ノジュ
ール上部表面高さを有する。エッジノジュールは、上部表面およびエッジノジュール上部表面に対してブラシの回転軸から測定されたエッジノジュール上部表面高さを有する。中央ノジュール上部表面高さおよびエッジノジュール上部表面高さは、同じか、または、基板のエッジプロファイル部分より少ない量だけ異なる。エッジノジュールの上部表面のエリアは、中央ノジュール上部表面のエリアより大きく、エッジノジュールの上部表面のエリアは、４つ以下の中央突出部によって取囲まれるエリアより小さい。
【００１３】
本発明のいくつかの実施形態では、中央ノジュールおよびエッジノジュールの配置構成
は、ブラシと基板との間の摩擦が、基板と中央突出部だけを有するブラシとの間の摩擦の約±１０％以下以内であるブラシをもたらす。
【００１４】
本発明の別の実施形態は、半導体ウェハの表面のＣＭＰ後の洗浄方法である。方法は、回転するウェハの表面を、回転する円柱フォームローラに係合させることを含み、円柱フォームローラは、円柱フォームローラの周りに延在する細長いノジュールの円周方向に延在する行を有する。細長いノジュールはそれぞれ、側部表面および外側ウェハ係合表面を有し、少なくとも主に軸方向に方向付けられる。ローラは、細長いノジュールの行が、ウェハのエッジを、側部表面ではなく細長いノジュールの外側ウェハ係合表面だけに係合させて配置されるように、ウェハ上に配置されうる。いくつかの実施形態では、ノジュールの行はそれぞれ、フォームローラ上に螺旋状に配置される。洗浄プロセス中に、ローラが、回転し、ウェハに係合状態にあるときに、流体がフォームローラを通して外向きに注入される。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態は、ウェハのＣＭＰ後の洗浄のための円柱フォームローラを含み、円柱フォームローラは、軸、および、円柱外側ベース表面であって、円柱外側ベース表面から延在するノジュールのマトリクス配置構成を有する、円柱外側ベース表面を有する。ノジュールは全て、円柱フォームローラの周りに円周方向に軸から均一な距離だけ外に延在することができ、細長いノジュールはそれぞれ、細長い寸法が、円周方向よりも軸方向により多く延在した状態で方向付けられる。一実施形態では、ノジュールはそれぞれ、細長いノジュールである。
いくつかの実施形態では、細長いノジュールはそれぞれ、ウェハ係合表面を有し、ウェハ係合表面は、レーストラック形状を有する外側周縁を有する。いくつかの実施形態では、ノジュールのマトリクス配置構成は、フォームローラの外側円柱表面から半径方向に外に延在する複数の円柱ノジュールを含む。いくつかの実施形態では、マトリクス配置構成は、円周方向に延在する細長いノジュールに隣接して、円柱ノジュールの円周方向に延在する行を含み、円柱ノジュールの行は、細長いノジュールの行と交錯される。ノジュールのマトリクス配置構成のノジュールはそれぞれ、外側ウェハ係合表面を有することができ、前記表面はそれぞれ、フォームローラの円柱外側ベース表面に平行である。ノジュールのマトリクス配置構成のノジュールはそれぞれ、外側ウェハ係合表面および側部表面を有することができ、前記表面はそれぞれ、実質的に平坦である。
【００１６】
本発明の実施形態の特徴および利点は、細長いノジュールの上部表面にウェハを係合させるために細長いノジュールを利用することが、ウェハの外側表面と平坦面との間のウェハの角のせん断力、および、ウェハの角とノジュールの側部との係合を防止し、ノジュールに対する損傷を最小にし、また、ローラの洗浄作用を最大にすることである。
【００１７】
本発明の実施形態の特徴および利点は、細長いノジュールの上部表面にウェハを係合させるために螺旋状に方向付けされた細長いノジュールを利用することが、ノジュールとのウェハの角（またはエッジ）の接触の突発性が、ローラ上に軸方向に（長さ方向に）配列された細長いノジュールに比較してまたは円形ウェハ接触表面を有するノジュールと比較して、さらに低減される可能性がある点で、ノジュールに対する損傷のさらなる最小化を提供することである。
【００１８】
本発明の実施形態の特徴および利点は、細長いノジュールの円周方向行が、円形ウェハ係合表面を有するノジュールの円周方向行と交錯することである。
本発明の実施形態の特徴および利点は、ローラが、完全に、フォームポストＣＭＰ洗浄ローラの外側円柱表面上でマトリクス配置構成で配列された細長いノジュールからなることができることである。ノジュールは、互いに平行に配列されることができる。ノジュールは、螺旋状に配列されることができる。ノジュールは、円柱ベース表面から異なる距離
だけ半径方向に外に延在することを含む、異なるサイズとすることができる。細長いノジュールは、均一に方向付けされる必要はない、すなわち、一部のノジュールは、軸方向に（長さ方向に）方向付けされることができ、一部のノジュールは、円周または中間方向（螺旋など）とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】従来技術のＣＭＰ後の洗浄ブラシおよび基板（波線の円）の図。
【図１Ｂ】図１Ａのブラシおよび基板のエッジ部分の部分図。
【図１Ｃ】図１Ａのブラシおよび基板のエッジ部分の部分図。
【図１Ｄ】図１Ａのブラシおよび基板のエッジ部分の部分図。
【図２】従来技術からの別のＣＭＰ後の洗浄ブラシの図。
【図３Ａ】ブラシコア上の、本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシの斜視図。
【図３Ｂ】基板を洗浄する図３ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの側面図。
【図３Ｃ】図３ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの端面図。
【図３Ｄ】図３Ａのブラシおよび基板のエッジ部分の部分図。
【図４Ａ】ブラシコア上の、本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシの斜視図。
【図４Ｂ】基板を洗浄する図４ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの側面図。
【図４Ｃ】図４ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの端面図。
【図５Ａ】ブラシコア上の、本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシの斜視図。
【図５Ｂ】基板を洗浄する図４ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの側面図。
【図５Ｃ】図５ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの端面図。
【図６Ａ】ブラシコア上の、本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシの斜視図。
【図６Ｂ】基板を洗浄する図４ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの側面図。
【図６Ｃ】図６ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの端面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
種々の構成および方法が述べられるが、本発明は、それらが変動する可能性があるため、述べる特定の構成、設計、方法、またはプロトコルに限定されないことが理解される。説明で使用される用語は、特定のバージョンまたは実施形態だけを説明するためのものであり、添付特許請求の範囲だけによって制限される本発明の範囲を制限することを意図されないこともまた理解される。用語、突出部、および、用語、ノジュールは、当業者に知られることになるように、本明細書で述べるＣＭＰ後の洗浄ブラシの特徴を述べるために、交換可能に使用されうる。
【００２１】
図１Ａ〜１Ｄは、標準的なブラシと呼ばれうる、従来技術のＣＭＰ後の洗浄ブラシ１０を示す。ブラシ１０は、基板１２の中央部分と基板１２のエッジ部分の両方が、同じ形状のノジュールによって洗浄されるように、ブラシの全長に沿って同一の洗浄ノジュール１４を含む。図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄを見てわかるように、こうしたブラシ１０は、ノジュール１４の一部分だけが基板１２の外側エッジ１６に接触することをもたらしうる。図１Ｄを参照して、基板１２は、ノジュール１４の側部表面１５と上部または外側表面１７が接するノジュール１４の角１９に接触する。ノジュールとウェハエッジ１６との間のこうした部分的なエッジ接触は、ノジュール１４を変形または破断させ、基板の端領域の不完全なまたは不均一な洗浄ならびに基板に対する損傷をもたらしうる。
【００２２】
別の従来技術のＣＭＰ後の洗浄ブラシ２０が図２に示される。ブラシ２０は、円形形状を有する標準的な中央ノジュール２２ならびに洗浄される基板ウェハのエッジに対応する
輪郭またはプロファイルを含むエッジノジュール２４を含む。エッジノジュール２４の上部表面は、中央ノジュール２２の上部表面に対して角度が付くまたは隆起している。しかし、エッジノジュールと中央ノジュールとの間に円周方向に延在する直線の環状または円周チャネル２６が存在する。これはまた、基板のエッジ領域などの領域の不均一な洗浄をもたらしうる。
【００２３】
従来のＣＭＰブラシと比較して、基板のエッジ領域の清浄度に比較して基板の中央領域の清浄度（清浄度は、たとえば基板上の粒子計数または光点欠陥あるいはセシル滴接触角によって測定されることができる）が改善されるように、化学機械平坦化後の洗浄ブラシ（ＣＭＰ後のブラシ）を用いて基板のエッジ領域を洗浄すること、たとえば半導体ウェハのエッジ領域からスラリー粒子を除去することは、ブラシの内側領域の中央ノジュールおよびブラシの端に近い領域のエッジノジュールの組合せを有するＣＭＰブラシであって、中央ノジュールおよびエッジノジュールは、互いに千鳥状（または整合する）配置構成にあり、ブラシ上の各エッジノジュールの上側表面は、中央ノジュールの上側表面と同じかまたはそれより大きい接触エリアを有する、ＣＭＰブラシを設けることによって達成されうる。各エッジノジュールの上側表面と基板エッジ領域との接触エリアは、中央ノジュールの上側表面と基板中央領域との接触エリアと同じかまたはそれより大きい。ＣＭＰ後の洗浄ブラシはフォームブラシでありうる。洗浄プロセス中に、ローラが、回転し、ウェハに係合状態にあるときに、流体がフォームローラブラシを通して外向きに注入されうる。
【００２４】
図３Ａ〜３Ｃは、本発明の実施形態による全体が円柱のＣＭＰ後の洗浄ブラシまたはフォームローラ１００を示す。ブラシ１００は、ブラシを回転させるためのブラシコアまたはマンドレル１０２上に搭載されているのが示され、また、全体が円柱の本体部分１０１であって、本体部分１０１から突出する中央ノジュールまたは突出部１０４および軸方向エッジノジュールまたは突出部１０６のマトリクス配置構成１１１を有する、全体が円柱の本体部分１０１を含む。図を見てわかるように、ブラシ１００は、中央ノジュール１０４が基板１０８の中央領域に接触し、エッジノジュール１０６が基板１０８のエッジ領域１１２に接触するように基板１０８に接触する。中央ノジュール１０４は、ブラシの長さに沿ってギャップによって互いから分離され、ギャップはまた、中央ノジュール１０４とエッジノジュール１０６を分離する。基板エッジ領域１１２に接触するおよそのエッジノジュール１０６エリアは、中央領域１０８との中央ノジュール１０４の接触エリアより大きく、エッジ領域は全て、軸方向エッジノジュール１０６の全てまたは一部分によって接触される。エッジノジュール１０６は、あるエッジノジュール１０６がブラシ１００のエッジまでまたはエッジの近くまで延在し、一方、他のエッジノジュール１０６がブラシ１００のエッジからオフセットするように、千鳥状配置構成で設けられうる。両方のタイプのノジュール１０４、１０６のオフセットする千鳥状の関係によって、ブラシ１００の周りに環状チャネルが全く形成されない。エッジノジュール１０６および中央ノジュール１０４は、ほぼ同じ高さを有しているのが示され、中央ノジュール１０４間の間隔およびエッジノジュール１０６間の間隔は、実質的に同じである。ＣＭＰ後の洗浄ブラシ１００の外側エッジにおける大きなノジュール占有面積は、図１に示す中央ノジュールまたは標準的ノジュールだけを有するブラシに比較して、基板エッジ部分の洗浄の増大および基板との摩擦またはトルクの増加を実現する。
【００２５】
さらに、図３Ｄを見てわかるように、細長いエッジノジュール１０６は、基板エッジと、エッジノジュール１０６の上部または外側ウェハ係合表面１０７ならびに中央ノジュール１０４の上部または外側ウェハ係合表面１０３との完全な接触を可能にする。したがって、基板１０８と、エッジノジュール１０６の側部表面１０９または中央ノジュール１０４の側部表面１０５との間の接触は全く存在しない。これは、ウェハエッジ上でのノジュールとの部分的なエッジ接触によって標準的ブラシに関して起こりうるノジュールおよび基板損傷の問題を防止する。詳細に示さないが、本明細書で述べる本発明の実施形態によ
るエッジノジュールおよび中央ノジュールは全て、こうした側部表面および上部または外側係合表面を有するノジュールを含むこと、および、各実施形態において、基板は、側部表面ではなく、ノジュールの外側ウェハ係合表面だけに係合することが留意されるべきである。
【００２６】
ここで図４Ａ〜４Ｃを参照して、本発明の別の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシまたはフォームローラ２００が、ブラシコアまたはマンドレル２０２上に搭載されているのが示される。ブラシ２００は、全体が円柱の本体部分２０１であって、本体部分２０１から突出する、基板２０８を洗浄するための複数の中央ノジュール２０４および複数の渦巻または螺旋エッジノジュール２０６のマトリクス配置構成２１１を有する、全体が円柱の本体部分１０１を含む。一実施形態では、エッジノジュール２０６は、ブラシエッジからブラシの中央に向かって、長さが２つの中央ノジュール２０４と４つの中央ノジュール２０４との間である（ギャップを含む）距離を占める。
【００２７】
たとえば、示す実施形態では、エッジノジュール２０６は、ブラシ２００のエッジから内向きにほぼ３つの中央ノジュール２０４だけ延在する長さを有する。エッジノジュール２０６の構成は、この実施形態では、全体が螺旋状または渦巻状である。これらのエッジノジュール２０６は、基板の中央領域２１０との中央ノジュール２０４の接触エリアより大きい接触エリアを、基板２０８のエッジ領域２１２上の外側基板エッジの下側／内部に提供する。渦巻状エッジノジュール２０６は、中央ノジュール２０４とエッジノジュール２０６との間に環状または円周チャネルが全く形成されないように、中央ノジュール２０４と千鳥状配向で配列される。
【００２８】
図５Ａ〜５Ｃは、ブラシ３００を回転させるためのブラシコアまたはマンドレル３０２上に搭載されているのが示される本発明の別の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシまたはフォームローラ３００を示す。ブラシ３００は、全体が円柱の本体３０１であって、本体３０１から突出する中央ノジュール３０４および軸方向エッジノジュール３０６のマトリクス配置構成３１１を有する、全体が円柱の本体３０１を含む。エッジノジュール３０６はそれぞれ、面積および長さが同じであり、あるノジュールがブラシのエッジの近くまで延在し、一方、あるノジュールがオフセットし、中央ノジュール３０４とオーバラップするように、千鳥状配置構成で設けられうる。エッジノジュール３０６の上部表面の長さ（長い寸法）は、（ギャップを含む）４つの中央ノジュール３０４で取囲まれる長さより小さい可能性がある。さらに、エッジノジュール３０６の上部表面の幅または短い寸法は、この実施形態では、中央ノジュール３０４の直径より小さい可能性がある。エッジノジュール３０６の上部表面で取囲まれる全エリアは、３つの中央ノジュール３０４で取囲まれる（ギャップを含む）全エリアより小さい可能性がある。基板に接触するエッジノジュールの部分および基板に接触しないエッジノジュールの部分は共に、少なくとも中央ノジュールと同程度に大きい。エッジノジュールのエリアは、基板とブラシ３００との間に摩擦力の均一な分布を提供し、かつ、基板振動を最小にするために選択され、基板の中央領域とエッジ領域との間に均一な洗浄をもたらす。中央ノジュール３０４とエッジノジュール３０６との間のオーバラップは、ブラシ３００の周りに延在する真っすぐでかつ連続する環状または円周チャネルが全く形成されないように設けられる。外側エッジに設けられる大きなノジュール占有面積は、ウェハエッジの洗浄の増大を提供する。これらの図におけるＣＭＰ後の洗浄ブラシ３００は、図１に示す同じサイズに決定された中央突出部だけを有するブラシと比較して、ほぼ同じ、±１０％以下以内の基板との摩擦／トルクを有する。
【００２９】
ここで図６Ａ〜６Ｃを参照して、ブラシ４００を回転させるためのブラシコアまたはマンドレル４０２上に搭載されているのが示される本発明による別の実施形態のＣＭＰ後の洗浄ブラシまたはフォームローラ４００が示される。ブラシ４００は、全体が円柱の本体
部分４０１であって、本体部分４０１から突出する、中央ノジュール４０４および第１の長さを有する第１の軸方向エッジノジュール４０６ならびに第２の長さを有する第２の軸方向エッジノジュール４０７のマトリクス配置構成４１１を有する、全体が円柱の本体部分４０１を含む。第１のエッジノジュール４０６および第２のエッジノジュール４０７は共に、ブラシ４００のエッジの近くまで延在する。しかし、第２のエッジノジュール４０７の長い長さは、エッジノジュール４０６と４０７との間のオフセットならびに中央ノジュール４０４とのオーバラップを提供し、円周または軸方向チャネルを全く提供しない。第１のエッジノジュール４０６の長さは、３つの中央ノジュール４０４の（ギャップを含む）長さより小さい可能性があり、第２のエッジノジュール４０７の長さは、４つの中央ノジュール４０４で取囲まれる長さより小さい可能性がある。さらに、各エッジノジュール４０６、４０７の幅は、中央ノジュールの直径より小さい可能性がある。基板エッジ部分に接触する各エッジノジュール４０６、４０７の部分および基板に接触しない部分は共に、少なくとも中央ノジュール４０４と同程度に大きい。エッジノジュールのエリアは、基板と洗浄ブラシとの間の摩擦力が基板にわたって均一な分布を有し、かつ、基板振動が、基板の中央における洗浄とエッジにおける洗浄が同じになるように最小になるように選択される。外側エッジの大きなノジュール占有面積は、ウェハエッジの洗浄の増大を提供し、また、中央ノジュールだけを有する標準的ブラシに関して測定される摩擦またはトルクと比較して、基板との、約±１０％以下以内のほぼ同じ摩擦／トルクを提供する。
【００３０】
中央ノジュールは、上部表面、および、ブラシの回転軸から上部表面まで測定されうる高さを有する。エッジノジュールは、同様に、上部表面、および、ブラシの回転軸から上部表面まで測定されうる高さを有する。いくつかの実施形態では、中央ノジュール上部表面高さおよびエッジノジュール上部表面高さは、同じ（約±１％以下）である、または、基板のエッジプロファイル部分より小さい量だけ異なる。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態では、エッジノジュールの上部表面のエリアは、中央ノジュール上部表面のエリアより大きく、エッジノジュールの上部表面のエリアは、４つの中央ノジュールによって取囲まれるエリアより小さい。いくつかの実施形態では、エッジノジュールの上部表面のエリアは、３つの中央ノジュールによって取囲まれるエリアより小さい。他の実施形態では、ブラシは、異なるエリアを有するエッジノジュールの組合せを有しうる。たとえば、図６Ａ〜６Ｃに示すように、あるエッジノジュールは、４つ以下の中央突出部で取囲まれるエリアより小さい上部表面積を有する可能性があり、他の突出部は、３つ以下の中央突出部で取囲まれるエリアより小さい上部表面積を有する。
【００３２】
本発明の種々の実施形態は、ブラシの内側領域にある中央ノジュール、および、中央ノジュールと千鳥状構成にあるブラシの１つまたは複数の端領域にあるエッジノジュールの組合せを含む。これは、ブラシにわたるノジュールプロファイルの変動を提供し、その変動は、基板中央領域から基板エッジ領域への、ノジュールによる接触圧、摩擦、ならびに接触エリアの変動を生成するために使用されうる。これはまた、円周チャネルの形成を排除する。軸方向チャネルは、ノジュールの行間に形成されることができる。
【００３３】
一般に、エッジノジュールの接触エリアは、基板に接触する中央ノジュールのエリアより大きい。１つの行のエッジノジュールの接触エリアは、基板上でのノジュールによる全接触カバレッジがＣＭＰブラシ洗浄中に生じるように、隣接行の中央ノジュールの接触エリアに部分的にオーバラップする。いくつかのバージョンでは、エッジノジュールは、図６Ａ〜６Ｃに示すようにブラシの第１の端および第２の端の端部の近くまで延在する。他のバージョンでは、エッジノジュールは、図５Ａ〜５Ｃに示すようにブラシの端部からオフセットしうる。
【００３４】
ブラシの中央領域は、一般に、基板の中央部分で基板表面積の３０％〜９０％で接触し
うる。いくつかの実施形態では、ブラシの中央領域は、基板の中央部分で基板表面積の５５％〜６５％で接触しうる。より詳細には、ブラシの中央領域は、基板の中央部分で基板表面積の５７％〜６２％で接触しうる。
【００３５】
ブラシの内側領域にある中央ノジュールは、平坦円形ノジュール、細長い２次元または３次元ノジュール、円錐台ノジュール、錐台ノジュールであって、円、楕円、長方形、三角形、丸い長方形、台形、またはダイヤモンド状断面ならびに当技術分野で知られている容易に成形可能な他の形状を有する、錐台ノジュールを含むノジュールでありうる。いくつかの実施形態では、ノジュールは、１つまたは複数の丸い角または半径付き角およびそれらのうちの任意のものの組合せを有しうる。各中央ノジュールは、基板との各エッジノジュールの上側表面の接触エリアと同じかまたはそれより小さい、基板との接触エリアを有する上側表面を有する。
【００３６】
ブラシの端に近い領域（複数可）のエッジノジュールは、平坦円形ノジュール、細長い２次元または３次元ノジュール、円錐台ノジュール、錐台ノジュールであって、円、楕円、長方形、三角形、丸い長方形、台形、またはダイヤモンド状断面ならびに当技術分野で知られている容易に成形可能な他の形状を有する、錐台ノジュールを含むノジュールでありうる。いくつかの実施形態では、ノジュールは、１つまたは複数の丸い角または半径付き角およびそれらのうちの任意のものの組合せを有しうる。いくつかの実施形態では、エッジノジュールは、ブラシの中央領域ノジュールに対応する端部半径を有する。他の実施形態では、端部半径は、中央ノジュールの半径より大きいかまたは小さい。エッジノジュールは、基板エッジの「下(underneath)」または内部に接触エリアを提供し、また、エッジノジュールは、基板エッジの「下」から外に延在する利用可能な接触エリアを有しうる。
【００３７】
基板との各エッジノジュールの上側表面の接触エリアは、一般に、基板との中央ノジュールの上側表面の接触エリアと同じかまたはそれより大きい。図６Ａ〜６Ｃに示すようなＣＭＰ後の洗浄ブラシのいくつかの実施形態では、エッジノジュールは、第１の長さおよび第２の長さを有し、第１の長さは第２の長さと異なる。あるエッジノジュールの上部表面はまた第１のエリアを有することができ、他のエッジノジュールは第２のエリアを有し、第１のエリアは第２のエリアと異なる。他の実施形態では、エッジノジュールは全て、同じ長さおよび面積を有することができる、または、３つ以上の異なる長さまたは上部表面積を有するエッジノジュールが存在しうる。
【００３８】
ブラシ上の１つまたは複数のエッジノジュールは、実質的に、少なくとも基板に接触状態の中央ノジュールのエリアを提供する。本発明のいくつかのバージョンでは、１つまたは複数のエッジノジュールの全てまたは一部分は、ブラシの端までまたは端の近くまで延在しうる。本発明のいくつかのバージョンでは、エッジノジュールは、中央ノジュールの行を通して延在するラインから平行であることができ、これらのノジュールは、「軸方向(axial)」エッジノジュールと呼ばれる。本発明のいくつかのバージョンでは、１つまた
は複数のエッジノジュールの全てまたは一部分は、中央ノジュールの１つの行を通して延在する／外挿するラインに沿って始まり、エッジノジュールは、隣接する中央ノジュールの１つまたは複数の行を通して延在する／外挿するラインにわたって非平行方向に延在することができ、いくつかのバージョンでは、これらは、渦巻エッジノジュールまたは螺旋エッジノジュールと呼ばれる。エッジノジュールが、隣接する中央ノジュールの１つまたは複数の行にわたって非平行方向に延在するいくつかのバージョンでは、エッジノジュールの最も外の部分は、中央ノジュールの隣接する行のうちの１つの行に一致して終わってもよくまたは終わらなくてもよい。エッジノジュールは、ブラシが接触する基板のエッジに対応するプロファイルを欠く。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態では、図３Ａ〜３Ｃおよび図４Ａ〜４Ｃに示すように、エッジノジュールの上部表面のエリアは、単一の中央ノジュールのエリアより大きく、エッジノジュールの上部表面のエリアは、３つの中央ノジュールでカバーされる（ギャップを含む）エリアとほぼ同じである。本発明の他の実施形態では、エッジノジュールの上部表面のエリアは、単一の中央ノジュールのエリアより大きいが、４つの中央ノジュールで取囲まれる（ギャップを含む）エリアより小さく、場合によっては、３つの中央ノジュールで取囲まれる（ギャップを含む）エリアより小さい。いくつかの実施形態では、ブラシのエッジ上に部分的ノジュールが全く存在しない。
【００４０】
ブラシ上のノジュールは、基板の完全な接触カバレッジを提供する。すなわち、ノジュールは、基板表面全体が、洗浄中に回転するブラシの表面上の１つまたは複数のノジュールに接触するように配置されサイズ決定される。たとえば、本発明の一実施形態では、中央ノジュールは、ブラシの回転軸に平行に延在する行において実質的に等間隔であるとすることができ、単一行内のノジュールは、ギャップによって互いから分離される。そして、隣接する行内の中央ノジュールは、基板表面の完全な接触カバレッジを提供するために、行ごとに千鳥状に配置されうる。いくつかの実施形態では、ノジュールの１つの行の上部のエリアは、隣接行内の離間したノジュール間のギャップにオーバラップする。環状チャネルは、ブラシ上のどのノジュールによっても、また、特にエッジノジュールが配置される場所で全く形成されない。
【００４１】
エッジノジュールは、中央ノジュールの各行の端に位置し、中央ノジュール間のギャップと同様のまたは同じギャップによって中央ノジュールから離間する。エッジノジュールの長さは、ブラシのエッジまでまたはエッジの近くまで延びうる、または、エッジノジュールは、ブラシのエッジからオフセットされることができる。
【００４２】
本発明のバージョンのブラシは、外側表面、および、外側表面から延在する複数の中央ノジュールを有する円柱本体を形成するように成形されることができる。中央ノジュールは、平行な行または傾斜した行において一定間隔で配設されうる。行間の間隔は、軸方向であるか、ブラシの回転軸に対して傾斜するか、または、ブラシの回転軸に対していろいろな角度でありうるチャネルを画定しうる。中央ノジュールは、円柱本体の長手方向軸に沿う方向に互いからオフセットし、平行な行においてノジュールの千鳥状でかつオーバラップする配置構成をもたらすサイズを有することができ、それにより、１つまたは複数のノジュールによる基板表面の完全な接触カバレッジを提供する。中央ノジュールのオフセットは、隣接する行内の中央ノジュールの対によって形成される、ブラシの外側に沿う渦巻チャネルを形成しうる。
【００４３】
本発明のバージョンでは、中央領域ノジュールおよびエッジ領域ノジュールの千鳥状組合せは、実質的に同じ接触圧または摩擦、および、基板表面上の粒子計数または粒子加算によって測定されるエッジノジュールと基板エジ領域との間の増大した接触時間、不十分なブラシ圧縮またはブラシねじれの欠如、中央ノジュールと基板の内側領域との間の接触圧または摩擦、あるいは、これらの任意の組合せを提供する。エッジノジュールおよび中央ノジュールを有するＣＭＰ後のブラシのバージョンでは、ブラシは、ブラシと基板との間で測定される摩擦またはトルクが、同じ基板と、図１に示す標準的なブラシによって示す、中央領域およびエッジ領域をカバーする中央ノジュールを有するだけであるブラシとの間で測定される摩擦またはトルクの約±１０％以下以内であることを特徴としうる。
【００４４】
本発明のブラシは、ブラシコアまたはマドレル上で摺動するように作られるかまたはコア上に鋳造されることができる。ブラシは、硬質で多孔質で弾性があり、かつ、耐摩耗性を有する、適した材料を使用して作られうる。本発明のいくつかのバージョンでは、デバイス用の主要な未処理開始材料は、ポリビニルアルコールである。ポリビニルアルコール
は、ポリビニルアセタール多孔質弾性材料を形成するために使用される。多孔質材料は、清浄度、孔形成作用物質またはプロセスのタイプ、ポリビニルアルコールをポリビニルアセタールに変換するために使用されるアルデヒドのタイプ、および他の因子に応じて特性が変動する。ＰＶＡスポンジ材料は、ポリビニルアセテートのホモポリマーまたは２５重量％未満のコポリマーを含有するポリビニルアセテートから生成されるポリビニルアルコール水溶液と混合されるか、または、個体の１０重量％になるように水溶性ポリマーに混ぜられた、酸性触媒およびアルデヒドから調製されることができる。多孔質材料の特性に影響を及ぼす他の因子はまた、反応物質の相対的割合、触媒、反応温度および時間、ならびに、製造プロセスにおける一般条件および開始材料を含む。製造プロセスの清浄度はまた、これらのデバイスの製造において重要である。限定はしないが、ナイロン、ポリウレタン、または、ポリウレタンおよびＰＶＡの組合せ、あるいは基板表面にかき傷をつけず、プロセスのための適した材料除去を提供する他のコポリマーなどの他の成形可能材料が使用されることができ、他の成形可能材料は、米国特許第４，０８３，９０６号Schindler（ポリエチレングリコール-ポリアクリルアミド）、米国特許第５，３１１，６３４号Andros, Nicholas（界面活性エアフォームシステムおよびコア鋳造物）、米国特許第５，５５４，６５９号Rosenblatt, Solomon（界面活性エアフォーム）、米国特許第２，６０９
，３４７号Wilson, Christopher（早期界面活性フォームシステム）、および米国特許第
３，６６３，４７０号Nishimura等（早期澱粉ベーススポンジ）を含み、特許の内容が、
参照により本明細書に組込まれる。ブラシおよび作成方法はまた、ＷＯ／２００５／０１６５９９に記載され、その内容が参照により本明細書に組込まれる。
【００４５】
基板は、半導体ウェハ、コンパクトディスク、ガラス基板、および同様なものでありうる。これらの基板は、従来のＰＶＡブラシスクラバーを使用した本発明のＣＭＰ後の洗浄ブラシによって洗浄されうる。従来のスクラバーは、一対のＰＶＡブラシを備え、各ブラシは、ブラシの表面にわたる複数の隆起したノジュール、および、ノジュールの中間に位置する複数の谷を備える。スクラバーはまた、ウェハを支持するためのプラットフォームおよびＰＶＡブラシの対を回転させるための機構を備える。プラットフォームは、ウェハまたは洗浄される他の適した基板を回転させるための複数の回転機構を備える。ブラシボックスオペレーションのオペレーションの一般的な態様は、米国特許第６，２９９，６９８号および米国特許第５，６７５，８５６号に開示され、特許は、参照により組込まれる。
【００４６】
ブラシの中央領域およびエッジ領域は、研磨中にウェハに接触する複数のノジュールを有する。中央ノジュールのセットは、ブラシの中央部分に位置する。ノジュールは、平坦または円柱接触表面を画定しうる。ノジュールの平坦または円柱接触表面は、製造を容易にするために円形または対称でありうる。同様に、エッジノジュールのセットは、ブラシのエッジ部分に位置する。エッジノジュールは、基板のエッジ領域に接触する。一実施形態では、エッジノジュールは、半径付き角を持った長方形である。エッジノジュールは、洗浄プロセスによって損傷されない。
【００４７】
ギャップと呼ばれることがある窪んだエリアは、中央ノジュールとエッジノジュールの両方を囲んで、ＣＭＰ後の洗浄用の化学物質、溶媒、および（基板表面から除去された）スラリー残渣、ならびに他の汚染物質がそこを通って移動するチャネルを提供する。こうして、スラリー残渣は、中央ノジュールおよびエッジノジュールによって、ウェハの平坦表面とウェハのエッジ表面の両方から効果的に洗浄される。溶媒およびスラリー残渣は、重力および／または補助液体流が、各ブラシからスラリー残渣または他の粒状汚染物を除去するまで、窪んだエリアおよびギャップを通って容易に移動することができる。
【００４８】
本発明の態様を具現化する、いくつかの物品、組成物、装置、方法が示されたが、本発明がこれらの実施形態に限定されないことがもちろん理解されるであろう。特に先の教示
を考慮して、当業者によって変更が行われることができる。たとえば、一実施形態のコンポーネントおよび特徴は、別の実施形態の対応するコンポーネントおよび特徴と置換されることができる。さらに、本発明は、任意の組合せまたは部分的組合せでこれらの実施形態の種々の態様を含むことができる。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に完全に組込まれる、２０１０年１２月２１日に出願された米国仮出願第６１／４２５，６４４号および２０１０年２月２２日に出願された米国仮出願第６１／３０６，５８２号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に、基板の化学機械研磨を対象とする。より具体的には、本発明は、化学機械研磨に続いて基板を洗浄するためのブラシを対象とする。
【背景技術】
【０００３】
集積回路は、ウェハ上への導電性層、半導電性層、および絶縁性層の順次堆積によって、半導体基板、特にシリコンウェハ上で形成されうる。回路の特徴部は、各層が堆積された後にエッチングされうる。一連の層が堆積されエッチングされた後、基板の最も上の表面は、益々非平坦になりうる。非平坦の表面は、集積回路作製プロセスのフォトグラフィックステップにおいて問題をもたらしうる。したがって、半導体基板表面を定期的に平坦化することが必要である。
【０００４】
ダマシンは、誘電体を分離することによって、相互接続金属ラインが形成されるプロセスである。ダマシーニングでは、相互接続パターンは、最初に、誘電体層内にリソグラフィ的に画定され、その後、結果として得られるトレンチを充填するために金属が堆積される。過剰の金属は、化学機械研磨（平坦化）によって除去されうる。化学機械平坦化とも呼ばれる化学機械研磨（ＣＭＰ）は、表面平坦化および金属相互接続パターンの画定のために実行される、化学機械研磨を通して個体層を除去する方法を指す。２重ダマシンは、金属エッチングの代わりにＣＭＰプロセスを使用して金属相互接続幾何形状を形成するために使用されるダマシンプロセスの修正バージョンである。２重ダマシンでは、２つの層間誘電体パターニングステップおよび１つのＣＭＰステップが、従来のダマシンプロセスを使用すると、普通なら２つのパターニングステップおよび２つの金属ＣＭＰステップを必要とすることになるパターンを生成する。
【０００５】
典型的なＣＭＰオペレーションでは、化学反応性スラリーを受取る回転する研磨パッドは、基板の最も外側の表面を研磨するために使用される。基板は、研磨パッドの上に配置され、保持リングによって所定場所に保持される。通常、基板および保持リングは、キャリアまたは研磨リング上に搭載される。基板を研磨パッドに押し付けるために、制御された力が、キャリアヘッドによって基板に加えられる。基板の表面にわたる研磨パッドの移動によって、材料が、基板の面から化学的かつ機械的に除去される。
【０００６】
研磨後、スラリー残渣は、慣例的に、ブラシなどのスクラビングデバイスによってウェハ表面から洗浄されるかまたは掻き落とされる。特許文献１は、０°〜９０°の、回転軸に対してある角度で形成された、多くの平行溝を有するギア様構成を有する洗浄ブラシローラを開示し、また同様に、突出部であって、円、楕円、長方形、またはダイヤモンド形状などで、かつ、全表面積の１５％〜６５％の突出部の全表面積を有する、突出部を開示する。
【０００７】
特許文献２は、半導体ウェハなどの薄いディスクの平坦な表面とプロファイルを持つ（たとえば、エッジ）表面の両方を同時にスクラビングするためのウェハエッジスクラバブラシを開示する。ブラシは、２つの部分、ウェハの平坦表面に接触するための平坦部分とウェハのエッジ表面に接触するためのプロファイルを持つ部分を有する接触表面を有する。開示によれば、プロファイルを持つノジュールは、好ましくは細長く、ブラシの端まで
延在し、（断面方向および／または長手方向に）プロファイルを持つノジュールは、ブラシによって洗浄にされるウェハのエッジ領域に相当するプロファイルを有する。プロファイルを持つ平面に沿ってウェハに接触するための、ブラシのプロファイルを持つ部分は、ウェハに接触する前にプロファイルを持つ表面を有する。プロファイルを持つノジュールはまた、平坦ノジュールより高い弾性係数を有する場合がある。
【０００８】
しかし、従来の化学機械研磨ブラシを使用すると、望ましくない数の粒子が、掻き落とされた基板表面上に、特にエッジに近い領域に依然として残りうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，５６６，９１１号
【特許文献２】米国特許第６，２９９，６９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、中央領域ならびにエッジ領域において、半導体ウェハのような基板にわたって均一な洗浄を生成する改良型方法およびブラシについての継続した必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、半導体ウェハ、ハードディスク、フラットパネルなどのような種々の基板を洗浄するために使用されうるＣＭＰ後の洗浄ブラシである。ＣＭＰ後の洗浄ブラシは、ブラシの内側領域の中央ノジュールおよびブラシの端領域のまたはその近くの１つまたは複数のエッジノジュールの組合せを有する。中央ノジュールおよびエッジノジュールは、互いに千鳥状または整合した配置構成にある可能性があり、ブラシ上の各エッジノジュールの上側表面は、中央ノジュールの上側表面と同じかまたはそれより大きい接触エリアを有する。各エッジノジュールの上側表面と基板エッジ領域との接触エリアは、中央ノジュールの上側表面と基板中央領域との接触エリアと同じかまたはそれより大きい。中央ノジュールの上部の高さおよびエッジノジュールの上部の高さは、実質的に同じか、または、たとえばブラシの回転軸から測定される、ノジュールについての平均高さの約±５％以下以内で同じである。ブラシの端に近い領域のノジュールは、基板のプロファイルを欠く。
【００１２】
本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシは、第１の端および第２の端を有する円柱フォームブラシを含み、ブラシは、外側表面ならびにブラシの表面上の複数の中央ノジュールおよび複数のエッジノジュールを有する。中央ノジュールは、ブラシの中央領域内に位置し、中央ノジュールは、ギャップによって互いから分離される。エッジノジュールは、ブラシの第１の端の近くと第２の端の近くに位置し、エッジノジュールは、ギャップによって中央ノジュールから分離される。中央ノジュールおよびエッジノジュールは、ブラシの周りに環状に延びる直線チャネルが中央ノジュールまたはエッジノジュールによって全く形成されないように、ブラシの表面上に配列される。中央ノジュールは、上部(top)表面および中央ノジュール上部表面に対してブラシの回転軸から測定された中央ノジュ
ール上部表面高さを有する。エッジノジュールは、上部表面およびエッジノジュール上部表面に対してブラシの回転軸から測定されたエッジノジュール上部表面高さを有する。中央ノジュール上部表面高さおよびエッジノジュール上部表面高さは、同じか、または、基板のエッジプロファイル部分より少ない量だけ異なる。エッジノジュールの上部表面のエリアは、中央ノジュール上部表面のエリアより大きく、エッジノジュールの上部表面のエリアは、４つ以下の中央突出部によって取囲まれるエリアより小さい。
【００１３】
本発明のいくつかの実施形態では、中央ノジュールおよびエッジノジュールの配置構成
は、ブラシと基板との間の摩擦が、基板と中央突出部だけを有するブラシとの間の摩擦の約±１０％以下以内であるブラシをもたらす。
【００１４】
本発明の別の実施形態は、半導体ウェハの表面のＣＭＰ後の洗浄方法である。方法は、回転するウェハの表面を、回転する円柱フォームローラに係合させることを含み、円柱フォームローラは、円柱フォームローラの周りに延在する細長いノジュールの円周方向に延在する行を有する。細長いノジュールはそれぞれ、側部表面および外側ウェハ係合表面を有し、少なくとも主に軸方向に方向付けられる。ローラは、細長いノジュールの行が、ウェハのエッジを、側部表面ではなく細長いノジュールの外側ウェハ係合表面だけに係合させて配置されるように、ウェハ上に配置されうる。いくつかの実施形態では、ノジュールの行はそれぞれ、フォームローラ上に螺旋状に配置される。洗浄プロセス中に、ローラが、回転し、ウェハに係合状態にあるときに、流体がフォームローラを通して外向きに注入される。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態は、ウェハのＣＭＰ後の洗浄のための円柱フォームローラを含み、円柱フォームローラは、軸、および、円柱外側ベース表面であって、円柱外側ベース表面から延在するノジュールのマトリクス配置構成を有する、円柱外側ベース表面を有する。ノジュールは全て、円柱フォームローラの周りに円周方向に軸から均一な距離だけ外に延在することができ、細長いノジュールはそれぞれ、細長い寸法が、円周方向よりも軸方向により多く延在した状態で方向付けられる。一実施形態では、ノジュールはそれぞれ、細長いノジュールである。
いくつかの実施形態では、細長いノジュールはそれぞれ、ウェハ係合表面を有し、ウェハ係合表面は、レーストラック形状を有する外側周縁を有する。いくつかの実施形態では、ノジュールのマトリクス配置構成は、フォームローラの外側円柱表面から半径方向に外に延在する複数の円柱ノジュールを含む。いくつかの実施形態では、マトリクス配置構成は、円周方向に延在する細長いノジュールに隣接して、円柱ノジュールの円周方向に延在する行を含み、円柱ノジュールの行は、細長いノジュールの行と交錯される。ノジュールのマトリクス配置構成のノジュールはそれぞれ、外側ウェハ係合表面を有することができ、前記表面はそれぞれ、フォームローラの円柱外側ベース表面に平行である。ノジュールのマトリクス配置構成のノジュールはそれぞれ、外側ウェハ係合表面および側部表面を有することができ、前記表面はそれぞれ、実質的に平坦である。
【００１６】
本発明の実施形態の特徴および利点は、細長いノジュールの上部表面にウェハを係合させるために細長いノジュールを利用することが、ウェハの外側表面と平坦面との間のウェハの角のせん断力、および、ウェハの角とノジュールの側部との係合を防止し、ノジュールに対する損傷を最小にし、また、ローラの洗浄作用を最大にすることである。
【００１７】
本発明の実施形態の特徴および利点は、細長いノジュールの上部表面にウェハを係合させるために螺旋状に方向付けされた細長いノジュールを利用することが、ノジュールとのウェハの角（またはエッジ）の接触の突発性が、ローラ上に軸方向に（長さ方向に）配列された細長いノジュールに比較してまたは円形ウェハ接触表面を有するノジュールと比較して、さらに低減される可能性がある点で、ノジュールに対する損傷のさらなる最小化を提供することである。
【００１８】
本発明の実施形態の特徴および利点は、細長いノジュールの円周方向行が、円形ウェハ係合表面を有するノジュールの円周方向行と交錯することである。
本発明の実施形態の特徴および利点は、ローラが、完全に、フォームポストＣＭＰ洗浄ローラの外側円柱表面上でマトリクス配置構成で配列された細長いノジュールからなることができることである。ノジュールは、互いに平行に配列されることができる。ノジュールは、螺旋状に配列されることができる。ノジュールは、円柱ベース表面から異なる距離
だけ半径方向に外に延在することを含む、異なるサイズとすることができる。細長いノジュールは、均一に方向付けされる必要はない、すなわち、一部のノジュールは、軸方向に（長さ方向に）方向付けされることができ、一部のノジュールは、円周または中間方向（螺旋など）とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】従来技術のＣＭＰ後の洗浄ブラシおよび基板（波線の円）の図。
【図１Ｂ】図１Ａのブラシおよび基板のエッジ部分の部分図。
【図１Ｃ】図１Ａのブラシおよび基板のエッジ部分の部分図。
【図１Ｄ】図１Ａのブラシおよび基板のエッジ部分の部分図。
【図２】従来技術からの別のＣＭＰ後の洗浄ブラシの図。
【図３Ａ】ブラシコア上の、本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシの斜視図。
【図３Ｂ】基板を洗浄する図３ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの側面図。
【図３Ｃ】図３ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの端面図。
【図３Ｄ】図３Ａのブラシおよび基板のエッジ部分の部分図。
【図４Ａ】ブラシコア上の、本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシの斜視図。
【図４Ｂ】基板を洗浄する図４ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの側面図。
【図４Ｃ】図４ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの端面図。
【図５Ａ】ブラシコア上の、本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシの斜視図。
【図５Ｂ】基板を洗浄する図４ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの側面図。
【図５Ｃ】図５ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの端面図。
【図６Ａ】ブラシコア上の、本発明の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシの斜視図。
【図６Ｂ】基板を洗浄する図４ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの側面図。
【図６Ｃ】図６ＡのＣＭＰ後の洗浄ブラシの端面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
種々の構成および方法が述べられるが、本発明は、それらが変動する可能性があるため、述べる特定の構成、設計、方法、またはプロトコルに限定されないことが理解される。説明で使用される用語は、特定のバージョンまたは実施形態だけを説明するためのものであり、添付特許請求の範囲だけによって制限される本発明の範囲を制限することを意図されないこともまた理解される。用語、突出部、および、用語、ノジュールは、当業者に知られることになるように、本明細書で述べるＣＭＰ後の洗浄ブラシの特徴を述べるために、交換可能に使用されうる。
【００２１】
図１Ａ〜１Ｄは、標準的なブラシと呼ばれうる、従来技術のＣＭＰ後の洗浄ブラシ１０を示す。ブラシ１０は、基板１２の中央部分と基板１２のエッジ部分の両方が、同じ形状のノジュールによって洗浄されるように、ブラシの全長に沿って同一の洗浄ノジュール１４を含む。図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄを見てわかるように、こうしたブラシ１０は、ノジュール１４の一部分だけが基板１２の外側エッジ１６に接触することをもたらしうる。図１Ｄを参照して、基板１２は、ノジュール１４の側部表面１５と上部または外側表面１７が接するノジュール１４の角１９に接触する。ノジュールとウェハエッジ１６との間のこうした部分的なエッジ接触は、ノジュール１４を変形または破断させ、基板の端領域の不完全なまたは不均一な洗浄ならびに基板に対する損傷をもたらしうる。
【００２２】
別の従来技術のＣＭＰ後の洗浄ブラシ２０が図２に示される。ブラシ２０は、円形形状を有する標準的な中央ノジュール２２ならびに洗浄される基板ウェハのエッジに対応する
輪郭またはプロファイルを含むエッジノジュール２４を含む。エッジノジュール２４の上部表面は、中央ノジュール２２の上部表面に対して角度が付くまたは隆起している。しかし、エッジノジュールと中央ノジュールとの間に円周方向に延在する直線の環状または円周チャネル２６が存在する。これはまた、基板のエッジ領域などの領域の不均一な洗浄をもたらしうる。
【００２３】
従来のＣＭＰブラシと比較して、基板のエッジ領域の清浄度に比較して基板の中央領域の清浄度（清浄度は、たとえば基板上の粒子計数または光点欠陥あるいはセシル滴接触角によって測定されることができる）が改善されるように、化学機械平坦化後の洗浄ブラシ（ＣＭＰ後のブラシ）を用いて基板のエッジ領域を洗浄すること、たとえば半導体ウェハのエッジ領域からスラリー粒子を除去することは、ブラシの内側領域の中央ノジュールおよびブラシの端に近い領域のエッジノジュールの組合せを有するＣＭＰブラシであって、中央ノジュールおよびエッジノジュールは、互いに千鳥状（または整合する）配置構成にあり、ブラシ上の各エッジノジュールの上側表面は、中央ノジュールの上側表面と同じかまたはそれより大きい接触エリアを有する、ＣＭＰブラシを設けることによって達成されうる。各エッジノジュールの上側表面と基板エッジ領域との接触エリアは、中央ノジュールの上側表面と基板中央領域との接触エリアと同じかまたはそれより大きい。ＣＭＰ後の洗浄ブラシはフォームブラシでありうる。洗浄プロセス中に、ローラが、回転し、ウェハに係合状態にあるときに、流体がフォームローラブラシを通して外向きに注入されうる。
【００２４】
図３Ａ〜３Ｃは、本発明の実施形態による全体が円柱のＣＭＰ後の洗浄ブラシまたはフォームローラ１００を示す。ブラシ１００は、ブラシを回転させるためのブラシコアまたはマンドレル１０２上に搭載されているのが示され、また、全体が円柱の本体部分１０１であって、本体部分１０１から突出する中央ノジュールまたは突出部１０４および軸方向エッジノジュールまたは突出部１０６のマトリクス配置構成１１１を有する、全体が円柱の本体部分１０１を含む。図を見てわかるように、ブラシ１００は、中央ノジュール１０４が基板１０８の中央領域に接触し、エッジノジュール１０６が基板１０８のエッジ領域１１２に接触するように基板１０８に接触する。中央ノジュール１０４は、ブラシの長さに沿ってギャップによって互いから分離され、ギャップはまた、中央ノジュール１０４とエッジノジュール１０６を分離する。基板エッジ領域１１２に接触するおよそのエッジノジュール１０６エリアは、中央領域１０８との中央ノジュール１０４の接触エリアより大きく、エッジ領域は全て、軸方向エッジノジュール１０６の全てまたは一部分によって接触される。エッジノジュール１０６は、あるエッジノジュール１０６がブラシ１００のエッジまでまたはエッジの近くまで延在し、一方、他のエッジノジュール１０６がブラシ１００のエッジからオフセットするように、千鳥状配置構成で設けられうる。両方のタイプのノジュール１０４、１０６のオフセットする千鳥状の関係によって、ブラシ１００の周りに環状チャネルが全く形成されない。エッジノジュール１０６および中央ノジュール１０４は、ほぼ同じ高さを有しているのが示され、中央ノジュール１０４間の間隔およびエッジノジュール１０６間の間隔は、実質的に同じである。ＣＭＰ後の洗浄ブラシ１００の外側エッジにおける大きなノジュール占有面積は、図１に示す中央ノジュールまたは標準的ノジュールだけを有するブラシに比較して、基板エッジ部分の洗浄の増大および基板との摩擦またはトルクの増加を実現する。
【００２５】
さらに、図３Ｄを見てわかるように、細長いエッジノジュール１０６は、基板エッジと、エッジノジュール１０６の上部または外側ウェハ係合表面１０７ならびに中央ノジュール１０４の上部または外側ウェハ係合表面１０３との完全な接触を可能にする。したがって、基板１０８と、エッジノジュール１０６の側部表面１０９または中央ノジュール１０４の側部表面１０５との間の接触は全く存在しない。これは、ウェハエッジ上でのノジュールとの部分的なエッジ接触によって標準的ブラシに関して起こりうるノジュールおよび基板損傷の問題を防止する。詳細に示さないが、本明細書で述べる本発明の実施形態によ
るエッジノジュールおよび中央ノジュールは全て、こうした側部表面および上部または外側係合表面を有するノジュールを含むこと、および、各実施形態において、基板は、側部表面ではなく、ノジュールの外側ウェハ係合表面だけに係合することが留意されるべきである。
【００２６】
ここで図４Ａ〜４Ｃを参照して、本発明の別の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシまたはフォームローラ２００が、ブラシコアまたはマンドレル２０２上に搭載されているのが示される。ブラシ２００は、全体が円柱の本体部分２０１であって、本体部分２０１から突出する、基板２０８を洗浄するための複数の中央ノジュール２０４および複数の渦巻または螺旋エッジノジュール２０６のマトリクス配置構成２１１を有する、全体が円柱の本体部分１０１を含む。一実施形態では、エッジノジュール２０６は、ブラシエッジからブラシの中央に向かって、長さが２つの中央ノジュール２０４と４つの中央ノジュール２０４との間である（ギャップを含む）距離を占める。
【００２７】
たとえば、示す実施形態では、エッジノジュール２０６は、ブラシ２００のエッジから内向きにほぼ３つの中央ノジュール２０４だけ延在する長さを有する。エッジノジュール２０６の構成は、この実施形態では、全体が螺旋状または渦巻状である。これらのエッジノジュール２０６は、基板の中央領域２１０との中央ノジュール２０４の接触エリアより大きい接触エリアを、基板２０８のエッジ領域２１２上の外側基板エッジの下側／内部に提供する。渦巻状エッジノジュール２０６は、中央ノジュール２０４とエッジノジュール２０６との間に環状または円周チャネルが全く形成されないように、中央ノジュール２０４と千鳥状配向で配列される。
【００２８】
図５Ａ〜５Ｃは、ブラシ３００を回転させるためのブラシコアまたはマンドレル３０２上に搭載されているのが示される本発明の別の実施形態によるＣＭＰ後の洗浄ブラシまたはフォームローラ３００を示す。ブラシ３００は、全体が円柱の本体３０１であって、本体３０１から突出する中央ノジュール３０４および軸方向エッジノジュール３０６のマトリクス配置構成３１１を有する、全体が円柱の本体３０１を含む。エッジノジュール３０６はそれぞれ、面積および長さが同じであり、あるノジュールがブラシのエッジの近くまで延在し、一方、あるノジュールがオフセットし、中央ノジュール３０４とオーバラップするように、千鳥状配置構成で設けられうる。エッジノジュール３０６の上部表面の長さ（長い寸法）は、（ギャップを含む）４つの中央ノジュール３０４で取囲まれる長さより小さい可能性がある。さらに、エッジノジュール３０６の上部表面の幅または短い寸法は、この実施形態では、中央ノジュール３０４の直径より小さい可能性がある。エッジノジュール３０６の上部表面で取囲まれる全エリアは、３つの中央ノジュール３０４で取囲まれる（ギャップを含む）全エリアより小さい可能性がある。基板に接触するエッジノジュールの部分および基板に接触しないエッジノジュールの部分は共に、少なくとも中央ノジュールと同程度に大きい。エッジノジュールのエリアは、基板とブラシ３００との間に摩擦力の均一な分布を提供し、かつ、基板振動を最小にするために選択され、基板の中央領域とエッジ領域との間に均一な洗浄をもたらす。中央ノジュール３０４とエッジノジュール３０６との間のオーバラップは、ブラシ３００の周りに延在する真っすぐでかつ連続する環状または円周チャネルが全く形成されないように設けられる。外側エッジに設けられる大きなノジュール占有面積は、ウェハエッジの洗浄の増大を提供する。これらの図におけるＣＭＰ後の洗浄ブラシ３００は、図１に示す同じサイズに決定された中央突出部だけを有するブラシと比較して、ほぼ同じ、±１０％以下以内の基板との摩擦／トルクを有する。
【００２９】
ここで図６Ａ〜６Ｃを参照して、ブラシ４００を回転させるためのブラシコアまたはマンドレル４０２上に搭載されているのが示される本発明による別の実施形態のＣＭＰ後の洗浄ブラシまたはフォームローラ４００が示される。ブラシ４００は、全体が円柱の本体
部分４０１であって、本体部分４０１から突出する、中央ノジュール４０４および第１の長さを有する第１の軸方向エッジノジュール４０６ならびに第２の長さを有する第２の軸方向エッジノジュール４０７のマトリクス配置構成４１１を有する、全体が円柱の本体部分４０１を含む。第１のエッジノジュール４０６および第２のエッジノジュール４０７は共に、ブラシ４００のエッジの近くまで延在する。しかし、第２のエッジノジュール４０７の長い長さは、エッジノジュール４０６と４０７との間のオフセットならびに中央ノジュール４０４とのオーバラップを提供し、円周または軸方向チャネルを全く提供しない。第１のエッジノジュール４０６の長さは、３つの中央ノジュール４０４の（ギャップを含む）長さより小さい可能性があり、第２のエッジノジュール４０７の長さは、４つの中央ノジュール４０４で取囲まれる長さより小さい可能性がある。さらに、各エッジノジュール４０６、４０７の幅は、中央ノジュールの直径より小さい可能性がある。基板エッジ部分に接触する各エッジノジュール４０６、４０７の部分および基板に接触しない部分は共に、少なくとも中央ノジュール４０４と同程度に大きい。エッジノジュールのエリアは、基板と洗浄ブラシとの間の摩擦力が基板にわたって均一な分布を有し、かつ、基板振動が、基板の中央における洗浄とエッジにおける洗浄が同じになるように最小になるように選択される。外側エッジの大きなノジュール占有面積は、ウェハエッジの洗浄の増大を提供し、また、中央ノジュールだけを有する標準的ブラシに関して測定される摩擦またはトルクと比較して、基板との、約±１０％以下以内のほぼ同じ摩擦／トルクを提供する。
【００３０】
中央ノジュールは、上部表面、および、ブラシの回転軸から上部表面まで測定されうる高さを有する。エッジノジュールは、同様に、上部表面、および、ブラシの回転軸から上部表面まで測定されうる高さを有する。いくつかの実施形態では、中央ノジュール上部表面高さおよびエッジノジュール上部表面高さは、同じ（約±１％以下）である、または、基板のエッジプロファイル部分より小さい量だけ異なる。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態では、エッジノジュールの上部表面のエリアは、中央ノジュール上部表面のエリアより大きく、エッジノジュールの上部表面のエリアは、４つの中央ノジュールによって取囲まれるエリアより小さい。いくつかの実施形態では、エッジノジュールの上部表面のエリアは、３つの中央ノジュールによって取囲まれるエリアより小さい。他の実施形態では、ブラシは、異なるエリアを有するエッジノジュールの組合せを有しうる。たとえば、図６Ａ〜６Ｃに示すように、あるエッジノジュールは、４つ以下の中央突出部で取囲まれるエリアより小さい上部表面積を有する可能性があり、他の突出部は、３つ以下の中央突出部で取囲まれるエリアより小さい上部表面積を有する。
【００３２】
本発明の種々の実施形態は、ブラシの内側領域にある中央ノジュール、および、中央ノジュールと千鳥状構成にあるブラシの１つまたは複数の端領域にあるエッジノジュールの組合せを含む。これは、ブラシにわたるノジュールプロファイルの変動を提供し、その変動は、基板中央領域から基板エッジ領域への、ノジュールによる接触圧、摩擦、ならびに接触エリアの変動を生成するために使用されうる。これはまた、円周チャネルの形成を排除する。軸方向チャネルは、ノジュールの行間に形成されることができる。
【００３３】
一般に、エッジノジュールの接触エリアは、基板に接触する中央ノジュールのエリアより大きい。１つの行のエッジノジュールの接触エリアは、基板上でのノジュールによる全接触カバレッジがＣＭＰブラシ洗浄中に生じるように、隣接行の中央ノジュールの接触エリアに部分的にオーバラップする。いくつかのバージョンでは、エッジノジュールは、図６Ａ〜６Ｃに示すようにブラシの第１の端および第２の端の端部の近くまで延在する。他のバージョンでは、エッジノジュールは、図５Ａ〜５Ｃに示すようにブラシの端部からオフセットしうる。
【００３４】
ブラシの中央領域は、一般に、基板の中央部分で基板表面積の３０％〜９０％で接触し
うる。いくつかの実施形態では、ブラシの中央領域は、基板の中央部分で基板表面積の５５％〜６５％で接触しうる。より詳細には、ブラシの中央領域は、基板の中央部分で基板表面積の５７％〜６２％で接触しうる。
【００３５】
ブラシの内側領域にある中央ノジュールは、平坦円形ノジュール、細長い２次元または３次元ノジュール、円錐台ノジュール、錐台ノジュールであって、円、楕円、長方形、三角形、丸い長方形、台形、またはダイヤモンド状断面ならびに当技術分野で知られている容易に成形可能な他の形状を有する、錐台ノジュールを含むノジュールでありうる。いくつかの実施形態では、ノジュールは、１つまたは複数の丸い角または半径付き角およびそれらのうちの任意のものの組合せを有しうる。各中央ノジュールは、基板との各エッジノジュールの上側表面の接触エリアと同じかまたはそれより小さい、基板との接触エリアを有する上側表面を有する。
【００３６】
ブラシの端に近い領域（複数可）のエッジノジュールは、平坦円形ノジュール、細長い２次元または３次元ノジュール、円錐台ノジュール、錐台ノジュールであって、円、楕円、長方形、三角形、丸い長方形、台形、またはダイヤモンド状断面ならびに当技術分野で知られている容易に成形可能な他の形状を有する、錐台ノジュールを含むノジュールでありうる。いくつかの実施形態では、ノジュールは、１つまたは複数の丸い角または半径付き角およびそれらのうちの任意のものの組合せを有しうる。いくつかの実施形態では、エッジノジュールは、ブラシの中央領域ノジュールに対応する端部半径を有する。他の実施形態では、端部半径は、中央ノジュールの半径より大きいかまたは小さい。エッジノジュールは、基板エッジの「下(underneath)」または内部に接触エリアを提供し、また、エッジノジュールは、基板エッジの「下」から外に延在する利用可能な接触エリアを有しうる。
【００３７】
基板との各エッジノジュールの上側表面の接触エリアは、一般に、基板との中央ノジュールの上側表面の接触エリアと同じかまたはそれより大きい。図６Ａ〜６Ｃに示すようなＣＭＰ後の洗浄ブラシのいくつかの実施形態では、エッジノジュールは、第１の長さおよび第２の長さを有し、第１の長さは第２の長さと異なる。あるエッジノジュールの上部表面はまた第１のエリアを有することができ、他のエッジノジュールは第２のエリアを有し、第１のエリアは第２のエリアと異なる。他の実施形態では、エッジノジュールは全て、同じ長さおよび面積を有することができる、または、３つ以上の異なる長さまたは上部表面積を有するエッジノジュールが存在しうる。
【００３８】
ブラシ上の１つまたは複数のエッジノジュールは、実質的に、少なくとも基板に接触状態の中央ノジュールのエリアを提供する。本発明のいくつかのバージョンでは、１つまたは複数のエッジノジュールの全てまたは一部分は、ブラシの端までまたは端の近くまで延在しうる。本発明のいくつかのバージョンでは、エッジノジュールは、中央ノジュールの行を通して延在するラインから平行であることができ、これらのノジュールは、「軸方向(axial)」エッジノジュールと呼ばれる。本発明のいくつかのバージョンでは、１つまた
は複数のエッジノジュールの全てまたは一部分は、中央ノジュールの１つの行を通して延在する／外挿するラインに沿って始まり、エッジノジュールは、隣接する中央ノジュールの１つまたは複数の行を通して延在する／外挿するラインにわたって非平行方向に延在することができ、いくつかのバージョンでは、これらは、渦巻エッジノジュールまたは螺旋エッジノジュールと呼ばれる。エッジノジュールが、隣接する中央ノジュールの１つまたは複数の行にわたって非平行方向に延在するいくつかのバージョンでは、エッジノジュールの最も外の部分は、中央ノジュールの隣接する行のうちの１つの行に一致して終わってもよくまたは終わらなくてもよい。エッジノジュールは、ブラシが接触する基板のエッジに対応するプロファイルを欠く。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態では、図３Ａ〜３Ｃおよび図４Ａ〜４Ｃに示すように、エッジノジュールの上部表面のエリアは、単一の中央ノジュールのエリアより大きく、エッジノジュールの上部表面のエリアは、３つの中央ノジュールでカバーされる（ギャップを含む）エリアとほぼ同じである。本発明の他の実施形態では、エッジノジュールの上部表面のエリアは、単一の中央ノジュールのエリアより大きいが、４つの中央ノジュールで取囲まれる（ギャップを含む）エリアより小さく、場合によっては、３つの中央ノジュールで取囲まれる（ギャップを含む）エリアより小さい。いくつかの実施形態では、ブラシのエッジ上に部分的ノジュールが全く存在しない。
【００４０】
ブラシ上のノジュールは、基板の完全な接触カバレッジを提供する。すなわち、ノジュールは、基板表面全体が、洗浄中に回転するブラシの表面上の１つまたは複数のノジュールに接触するように配置されサイズ決定される。たとえば、本発明の一実施形態では、中央ノジュールは、ブラシの回転軸に平行に延在する行において実質的に等間隔であるとすることができ、単一行内のノジュールは、ギャップによって互いから分離される。そして、隣接する行内の中央ノジュールは、基板表面の完全な接触カバレッジを提供するために、行ごとに千鳥状に配置されうる。いくつかの実施形態では、ノジュールの１つの行の上部のエリアは、隣接行内の離間したノジュール間のギャップにオーバラップする。環状チャネルは、ブラシ上のどのノジュールによっても、また、特にエッジノジュールが配置される場所で全く形成されない。
【００４１】
エッジノジュールは、中央ノジュールの各行の端に位置し、中央ノジュール間のギャップと同様のまたは同じギャップによって中央ノジュールから離間する。エッジノジュールの長さは、ブラシのエッジまでまたはエッジの近くまで延びうる、または、エッジノジュールは、ブラシのエッジからオフセットされることができる。
【００４２】
本発明のバージョンのブラシは、外側表面、および、外側表面から延在する複数の中央ノジュールを有する円柱本体を形成するように成形されることができる。中央ノジュールは、平行な行または傾斜した行において一定間隔で配設されうる。行間の間隔は、軸方向であるか、ブラシの回転軸に対して傾斜するか、または、ブラシの回転軸に対していろいろな角度でありうるチャネルを画定しうる。中央ノジュールは、円柱本体の長手方向軸に沿う方向に互いからオフセットし、平行な行においてノジュールの千鳥状でかつオーバラップする配置構成をもたらすサイズを有することができ、それにより、１つまたは複数のノジュールによる基板表面の完全な接触カバレッジを提供する。中央ノジュールのオフセットは、隣接する行内の中央ノジュールの対によって形成される、ブラシの外側に沿う渦巻チャネルを形成しうる。
【００４３】
本発明のバージョンでは、中央領域ノジュールおよびエッジ領域ノジュールの千鳥状組合せは、実質的に同じ接触圧または摩擦、および、基板表面上の粒子計数または粒子加算によって測定されるエッジノジュールと基板エジ領域との間の増大した接触時間、不十分なブラシ圧縮またはブラシねじれの欠如、中央ノジュールと基板の内側領域との間の接触圧または摩擦、あるいは、これらの任意の組合せを提供する。エッジノジュールおよび中央ノジュールを有するＣＭＰ後のブラシのバージョンでは、ブラシは、ブラシと基板との間で測定される摩擦またはトルクが、同じ基板と、図１に示す標準的なブラシによって示す、中央領域およびエッジ領域をカバーする中央ノジュールを有するだけであるブラシとの間で測定される摩擦またはトルクの約±１０％以下以内であることを特徴としうる。
【００４４】
本発明のブラシは、ブラシコアまたはマドレル上で摺動するように作られるかまたはコア上に鋳造されることができる。ブラシは、硬質で多孔質で弾性があり、かつ、耐摩耗性を有する、適した材料を使用して作られうる。本発明のいくつかのバージョンでは、デバイス用の主要な未処理開始材料は、ポリビニルアルコールである。ポリビニルアルコール
は、ポリビニルアセタール多孔質弾性材料を形成するために使用される。多孔質材料は、清浄度、孔形成作用物質またはプロセスのタイプ、ポリビニルアルコールをポリビニルアセタールに変換するために使用されるアルデヒドのタイプ、および他の因子に応じて特性が変動する。ＰＶＡスポンジ材料は、ポリビニルアセテートのホモポリマーまたは２５重量％未満のコポリマーを含有するポリビニルアセテートから生成されるポリビニルアルコール水溶液と混合されるか、または、個体の１０重量％になるように水溶性ポリマーに混ぜられた、酸性触媒およびアルデヒドから調製されることができる。多孔質材料の特性に影響を及ぼす他の因子はまた、反応物質の相対的割合、触媒、反応温度および時間、ならびに、製造プロセスにおける一般条件および開始材料を含む。製造プロセスの清浄度はまた、これらのデバイスの製造において重要である。限定はしないが、ナイロン、ポリウレタン、または、ポリウレタンおよびＰＶＡの組合せ、あるいは基板表面にかき傷をつけず、プロセスのための適した材料除去を提供する他のコポリマーなどの他の成形可能材料が使用されることができ、他の成形可能材料は、米国特許第４，０８３，９０６号Schindler（ポリエチレングリコール-ポリアクリルアミド）、米国特許第５，３１１，６３４号Andros, Nicholas（界面活性エアフォームシステムおよびコア鋳造物）、米国特許第５，５５４，６５９号Rosenblatt, Solomon（界面活性エアフォーム）、米国特許第２，６０９
，３４７号Wilson, Christopher（早期界面活性フォームシステム）、および米国特許第
３，６６３，４７０号Nishimura等（早期澱粉ベーススポンジ）を含み、特許の内容が、
参照により本明細書に組込まれる。ブラシおよび作成方法はまた、ＷＯ／２００５／０１６５９９に記載され、その内容が参照により本明細書に組込まれる。
【００４５】
基板は、半導体ウェハ、コンパクトディスク、ガラス基板、および同様なものでありうる。これらの基板は、従来のＰＶＡブラシスクラバーを使用した本発明のＣＭＰ後の洗浄ブラシによって洗浄されうる。従来のスクラバーは、一対のＰＶＡブラシを備え、各ブラシは、ブラシの表面にわたる複数の隆起したノジュール、および、ノジュールの中間に位置する複数の谷を備える。スクラバーはまた、ウェハを支持するためのプラットフォームおよびＰＶＡブラシの対を回転させるための機構を備える。プラットフォームは、ウェハまたは洗浄される他の適した基板を回転させるための複数の回転機構を備える。ブラシボックスオペレーションのオペレーションの一般的な態様は、米国特許第６，２９９，６９８号および米国特許第５，６７５，８５６号に開示され、特許は、参照により組込まれる。
【００４６】
ブラシの中央領域およびエッジ領域は、研磨中にウェハに接触する複数のノジュールを有する。中央ノジュールのセットは、ブラシの中央部分に位置する。ノジュールは、平坦または円柱接触表面を画定しうる。ノジュールの平坦または円柱接触表面は、製造を容易にするために円形または対称でありうる。同様に、エッジノジュールのセットは、ブラシのエッジ部分に位置する。エッジノジュールは、基板のエッジ領域に接触する。一実施形態では、エッジノジュールは、半径付き角を持った長方形である。エッジノジュールは、洗浄プロセスによって損傷されない。
【００４７】
ギャップと呼ばれることがある窪んだエリアは、中央ノジュールとエッジノジュールの両方を囲んで、ＣＭＰ後の洗浄用の化学物質、溶媒、および（基板表面から除去された）スラリー残渣、ならびに他の汚染物質がそこを通って移動するチャネルを提供する。こうして、スラリー残渣は、中央ノジュールおよびエッジノジュールによって、ウェハの平坦表面とウェハのエッジ表面の両方から効果的に洗浄される。溶媒およびスラリー残渣は、重力および／または補助液体流が、各ブラシからスラリー残渣または他の粒状汚染物を除去するまで、窪んだエリアおよびギャップを通って容易に移動することができる。
【００４８】
本発明の態様を具現化する、いくつかの物品、組成物、装置、方法が示されたが、本発明がこれらの実施形態に限定されないことがもちろん理解されるであろう。特に先の教示
を考慮して、当業者によって変更が行われることができる。たとえば、一実施形態のコンポーネントおよび特徴は、別の実施形態の対応するコンポーネントおよび特徴と置換されることができる。さらに、本発明は、任意の組合せまたは部分的組合せでこれらの実施形態の種々の態様を含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の化学機械研磨に続いて（ＣＭＰ後の）基板を洗浄するブラシであって、
全体が円柱の本体と、
前記本体の中央領域内で前記円柱本体から外向きに突出する複数の中央ノジュールであって、互いから離間し、かつ、中央ギャップによって分離される、複数の中央ノジュールと、
前記円柱本体から外向きに突出し、かつ、前記中央ノジュールと異なる形状を有する複数のエッジノジュールであって、エッジノジュールの第１のセットは前記中央ノジュールと前記本体の第１の端部との間に配設され、エッジノジュールの第２のセットは前記中央ノジュールと前記本体の第２の端部との間に配設され、前記中央ノジュールは、エッジノジュールの各セットからエッジギャップだけ離間する、複数のエッジノジュールとを備え、
エッジノジュールおよび中央ノジュールの隣接する円周方向列は、前記エッジノジュールと前記中央ノジュールとの間の前記エッジギャップが、前記本体の周りに円周方向に延在する真っすぐな環状チャネルを形成しないように、前記本体の周りに千鳥状の交錯した配向で設けられ、
各エッジノジュールの上部表面は、基板に接触するように適合した、各中央ノジュールの上部表面の表面積より大きな表面積を有し、
前記エッジノジュールの前記上部表面および前記中央ノジュールの前記上部表面は、前記本体から実質的に同じ高さに延在するＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項２】
エッジノジュールの前記第１のセットおよびエッジノジュールの前記第２のセットはそれぞれ、エッジノジュールの単一円周方向列である請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項３】
各エッジノジュールの前記上部表面の表面積は、４つの中央突出部の上部表面および関連する中央ギャップによって取囲まれるエリアより小さい請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項４】
各エッジノジュールの前記上部表面の表面積は、３つの中央突出部の上部表面および関連する中央ギャップによって取囲まれるエリアに実質的に等しい請求項３に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項５】
前記エッジノジュールおよび前記中央ノジュールは、軸方向の行で配列され、前記行の間に軸方向チャネルを画定する請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項６】
エッジノジュールの前記第１のセットおよび前記第２のセットの少なくとも一方のエッジノジュールは、第１の長さを有するエッジノジュールおよび前記第１の長さより長い第２の長さを有するエッジノジュールを含む請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項７】
前記第１の長さを有するエッジノジュールおよび前記第２の長さを有するエッジノジュールは、前記本体の周りに円周方向に交互に存在し、前記第２の長さを有するエッジノジュールが、前記第１の長さのエッジノジュールに比べて、前記本体の中央領域に向かって遠くに延在するように、前記本体のエッジに隣接して配向される請求項６に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項８】
エッジノジュールの前記第１のセットおよび前記第２のセットの少なくとも一方のエッジノジュールは、全て同じ長さである請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項９】
同じ長さのエッジノジュールは、前記本体の周りに円周方向に配設され、前記本体のエッジに隣接して配向されるのと、前記本体上でさらに内向きにオフセットされるのとを交互に行う請求項８に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項１０】
半導体ウェハの表面のＣＭＰ後の洗浄方法であって、
回転するウェハの表面を、回転する円柱フォームローラに係合させる工程であって、前記円柱フォームローラは、前記円柱フォームローラの周りに延在する細長いノジュールの円周方向に延在する行を有する、係合させる工程を備え、
前記細長いノジュールはそれぞれ、側部表面および外側ウェハ係合表面を有し、少なくとも主に軸方向に方向付けられ、
細長いノジュールの行が、前記ウェハのエッジを、前記側部表面ではなく前記細長いノジュールの前記外側ウェハ係合表面だけに係合させて配置されるように、前記ローラを前記ウェハ上に配置する、方法。
【請求項１１】
ノジュールの行はそれぞれ、前記フォームローラ上に螺旋状に配置される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ローラが、回転し、前記ウェハに係合状態にあるときに、前記フォームローラを通して外向きに流体を注入する工程をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ウェハのＣＭＰ後の洗浄のための円柱フォームローラであって、軸、および、円柱外側ベース表面であって、円柱外側ベース表面から延在するノジュールのマトリクス配置構成を有する、円柱外側ベース表面を有し、前記ノジュールは全て、前記軸から均一な距離だけ外に延在し、前記ノジュールは、円柱フォームローラの周りに円周方向に延在し、前記ノジュールはそれぞれ、前記ノジュールの細長い寸法が、円周方向よりも軸方向により多く延在した状態で方向付けられるフォームローラ。
【請求項１４】
前記細長いノジュールはそれぞれ、ウェハ係合表面を有し、前記ウェハ係合表面は、レーストラック形状を有する外側周縁を有する請求項１０または１３に記載のフォームローラ。
【請求項１５】
円柱表面から半径方向に外に延在する複数の円柱ノジュールを含む請求項１０または１３または１４に記載のフォームローラ。
【請求項１６】
前記マトリクス配置構成は、前記円周方向に延在する細長いノジュールに隣接して、円柱ノジュールの円周方向に延在する行を含み、円柱ノジュールの前記行は、細長いノジュールの前記行と交錯される請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のフォームローラ。
【請求項１７】
ノジュールの前記マトリクス配置構成の前記ノジュールはそれぞれ、外側ウェハ係合表面を有し、前記表面はそれぞれ、フォームローラの前記円柱外側ベース表面に平行である請求項１０〜１６のいずれか１項に記載のフォームローラ。
【請求項１８】
ノジュールの前記マトリクス配置構成の前記ノジュールはそれぞれ、外側ウェハ係合表面および側部表面を有し、前記表面はそれぞれ、実質的に平坦である請求項１０〜１７のいずれか１項に記載のフォームローラ。
【請求項１９】
前記ノジュールはそれぞれ、細長いノジュールである請求項１３に記載のフォームローラ。
【請求項１】
基板の化学機械研磨に続いて（ＣＭＰ後の）基板を洗浄するブラシであって、
全体が円柱の本体と、
前記本体の中央領域内で前記円柱本体から外向きに突出する複数の中央ノジュールであって、互いから離間し、かつ、中央ギャップによって分離される、複数の中央ノジュールと、
前記円柱本体から外向きに突出し、かつ、前記中央ノジュールと異なる形状を有する複数のエッジノジュールであって、エッジノジュールの第１のセットは前記中央ノジュールと前記本体の第１の端部との間に配設され、エッジノジュールの第２のセットは前記中央ノジュールと前記本体の第２の端部との間に配設され、前記中央ノジュールは、エッジノジュールの各セットからエッジギャップだけ離間する、複数のエッジノジュールとを備え、
エッジノジュールおよび中央ノジュールの隣接する円周方向列は、前記エッジノジュールと前記中央ノジュールとの間の前記エッジギャップが、前記本体の周りに円周方向に延在する真っすぐな環状チャネルを形成しないように、前記本体の周りに千鳥状の交錯した配向で設けられ、
各エッジノジュールの上部表面は、基板に接触するように適合した、各中央ノジュールの上部表面の表面積より大きな表面積を有し、
前記エッジノジュールの前記上部表面および前記中央ノジュールの前記上部表面は、前記本体から実質的に同じ高さに延在するＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項２】
エッジノジュールの前記第１のセットおよびエッジノジュールの前記第２のセットはそれぞれ、エッジノジュールの単一円周方向列である請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項３】
各エッジノジュールの前記上部表面の表面積は、４つの中央突出部の上部表面および関連する中央ギャップによって取囲まれるエリアより小さい請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項４】
各エッジノジュールの前記上部表面の表面積は、３つの中央突出部の上部表面および関連する中央ギャップによって取囲まれるエリアに実質的に等しい請求項３に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項５】
前記エッジノジュールおよび前記中央ノジュールは、軸方向の行で配列され、前記行の間に軸方向チャネルを画定する請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項６】
エッジノジュールの前記第１のセットおよび前記第２のセットの少なくとも一方のエッジノジュールは、第１の長さを有するエッジノジュールおよび前記第１の長さより長い第２の長さを有するエッジノジュールを含む請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項７】
前記第１の長さを有するエッジノジュールおよび前記第２の長さを有するエッジノジュールは、前記本体の周りに円周方向に交互に存在し、前記第２の長さを有するエッジノジュールが、前記第１の長さのエッジノジュールに比べて、前記本体の中央領域に向かって遠くに延在するように、前記本体のエッジに隣接して配向される請求項６に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項８】
エッジノジュールの前記第１のセットおよび前記第２のセットの少なくとも一方のエッジノジュールは、全て同じ長さである請求項１に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項９】
同じ長さのエッジノジュールは、前記本体の周りに円周方向に配設され、前記本体のエッジに隣接して配向されるのと、前記本体上でさらに内向きにオフセットされるのとを交互に行う請求項８に記載のＣＭＰ後に用いるブラシ。
【請求項１０】
半導体ウェハの表面のＣＭＰ後の洗浄方法であって、
回転するウェハの表面を、回転する円柱フォームローラに係合させる工程であって、前記円柱フォームローラは、前記円柱フォームローラの周りに延在する細長いノジュールの円周方向に延在する行を有する、係合させる工程を備え、
前記細長いノジュールはそれぞれ、側部表面および外側ウェハ係合表面を有し、少なくとも主に軸方向に方向付けられ、
細長いノジュールの行が、前記ウェハのエッジを、前記側部表面ではなく前記細長いノジュールの前記外側ウェハ係合表面だけに係合させて配置されるように、前記ローラを前記ウェハ上に配置する、方法。
【請求項１１】
ノジュールの行はそれぞれ、前記フォームローラ上に螺旋状に配置される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ローラが、回転し、前記ウェハに係合状態にあるときに、前記フォームローラを通して外向きに流体を注入する工程をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ウェハのＣＭＰ後の洗浄のための円柱フォームローラであって、軸、および、円柱外側ベース表面であって、円柱外側ベース表面から延在するノジュールのマトリクス配置構成を有する、円柱外側ベース表面を有し、前記ノジュールは全て、前記軸から均一な距離だけ外に延在し、前記ノジュールは、円柱フォームローラの周りに円周方向に延在し、前記ノジュールはそれぞれ、前記ノジュールの細長い寸法が、円周方向よりも軸方向により多く延在した状態で方向付けられるフォームローラ。
【請求項１４】
前記細長いノジュールはそれぞれ、ウェハ係合表面を有し、前記ウェハ係合表面は、レーストラック形状を有する外側周縁を有する請求項１０または１３に記載のフォームローラ。
【請求項１５】
円柱表面から半径方向に外に延在する複数の円柱ノジュールを含む請求項１０または１３または１４に記載のフォームローラ。
【請求項１６】
前記マトリクス配置構成は、前記円周方向に延在する細長いノジュールに隣接して、円柱ノジュールの円周方向に延在する行を含み、円柱ノジュールの前記行は、細長いノジュールの前記行と交錯される請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のフォームローラ。
【請求項１７】
ノジュールの前記マトリクス配置構成の前記ノジュールはそれぞれ、外側ウェハ係合表面を有し、前記表面はそれぞれ、フォームローラの前記円柱外側ベース表面に平行である請求項１０〜１６のいずれか１項に記載のフォームローラ。
【請求項１８】
ノジュールの前記マトリクス配置構成の前記ノジュールはそれぞれ、外側ウェハ係合表面および側部表面を有し、前記表面はそれぞれ、実質的に平坦である請求項１０〜１７のいずれか１項に記載のフォームローラ。
【請求項１９】
前記ノジュールはそれぞれ、細長いノジュールである請求項１３に記載のフォームローラ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【公表番号】特表２０１３−５２０８０３（Ｐ２０１３−５２０８０３Ａ）
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５４０８２（Ｐ２０１２−５５４０８２）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２５６２３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０３５３８
【国際公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（５０５３０７４７１）インテグリス・インコーポレーテッド (124)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２５６２３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０３５３８
【国際公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（５０５３０７４７１）インテグリス・インコーポレーテッド (124)
【Ｆターム（参考）】
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