(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を洗浄する装置であって、
半導体基板を保持しかつ上記半導体基板を回転させるチャックと、
上記半導体基板の表面に対して平行に隙間を空けて近接配置され、該半導体基板の表面に対して平行な方向に移動するように構成された振動するプレートと、
上記プレートを該プレートに垂直な軸周りに回転駆動する駆動機構と、
上記プレートに取り付けられた力学的波動変換器と、を備え、
上記力学的波動変換器は、超音波変換器又はメガソニック変換器であり、
上記プレートは、上記力学的波動変換器によって振動するものであり、
上記プレート及び半導体基板は、或る特定の時刻における上記プレートの運動方向の前縁と重なる半導体基板上の点Ａと、振動する該プレートの中心Ｏとの間の距離ｄが、該プレートがπ(rad)だけ回転する時間内において、該プレートの半径よりも小さいという条件を満たすように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、直線上を移動するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、曲線上を移動するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
上記半導体基板は、上記プレートの表面に対して平行な方向に移動するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
上記半導体基板は、直線上を移動するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項４記載の装置において、
上記半導体基板は、曲線上を移動するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
上記半導体基板は、該基板の中心周りに回転するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、
上記プレート及び上記半導体基板間の上記隙間が、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内にあることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、
上記半導体基板の表面上に化学流体を供給するノズルを更に備えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、
上記ノズルは、上記プレートに取り付けられていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、平面であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、複数の半円柱によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、複数の三角柱によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、複数の四角柱によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、複数の楕円柱によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、一つの凹面によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、一つの凸面によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、一つの凸面及び一つの凹面によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、複数の半球体によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、複数の角錐によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１記載の装置において、
上記プレートの表面は、複数の半八角柱によって形成されていることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１記載の装置において、
上記波動変換器は、２０ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下の周波数範囲を有する超音波変換器であることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１記載の装置において、
上記波動変換器は、２００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の周波数範囲を有するメガソニック変換器であることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、化学流体を流すための複数の孔を有していることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、円形状の輪郭を有していることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、三角形状の輪郭を有していることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、矩形状の輪郭を有していることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、八角形状の輪郭を有していることを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、楕円形状の輪郭を有していることを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項１記載の装置において、
上記半導体基板は、水平方向に配置されることを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項１記載の装置において、
上記半導体基板は、鉛直方向に配置されることを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項１記載の装置において、
上記半導体基板は、水平方向に対して、０°以上９０°以下の角度でもって配置されることを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、基板面の上側に配置されることを特徴とする装置。
【請求項３４】
請求項１記載の装置において、
上記プレートは、基板面の下側に配置されることを特徴とする装置。
【請求項３５】
請求項１記載の装置において、
上記プレートとは別のプレートを更に備え、
一方のプレートは、基板面の上側に配置され、他方のプレートは、基板面の下側に配置されることを特徴とする装置。
【請求項３６】
請求項３５記載の装置において、
化学流体を供給するための２つのノズルを更に備え、
一方のノズルは基板面の上側に配置され、他方のノズルは基板面の下側に配置されることを特徴とする装置。
【請求項３７】
請求項１記載の装置において、
上記プレート及び半導体基板は、以下の式を満たすようになされていることを特徴とする装置。
ｄ２＝(ｘ−ｖΔｔ−(ｘ−Ｒ２)cosω１Δｔ)２＋((ｘ−Ｒ２)sinω１Δｔ)２≦Ｒ22
但し、ｄは、或る特定の時刻ｔにおける上記振動するプレートの運動方向の前縁と重なる半導体基板上の点Ａとプレートの中心Ｏとの間の距離、ｖは、上記半導体基板の直径方向に沿ったプレートの移動速度、Ｒ２は、上記半導体基板の半径、ω１は、プレートの角速度、ω２は、上記半導体基板の角速度、ｘは、上記点Ａと上記半導体基板の中心との間の距離である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ（半導体基板）を洗浄する装置及び方法に関し、特に、粒子及び汚染物の除去効率を高め且つ同時に半導体ウェハ構造における材料損失を最小限に抑えるために、超音波装置及びメガソニック装置に連結されたり連結されなかったりする回転プレートを使用するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は、トランジスタ及び配線を生成するための異なる処理ステップを使用して半導体ウェハ上に生成又は組み付けられる。半導体ウェハに設けられたトランジスタ端子を電気的に接続するために、導電性のある（例えば金属性の）溝、ビアホール等は、誘電材料により半導体素子の一部として形成される。溝及びビアホールは、トランジスタ、半導体素子の内蔵回路、及び半導体素子の外部回路との間で電気信号及び電力を共有可能にする。
【０００３】
配線の形成に際して、半導体ウェハには、半導体素子に所望の電子回路を形成するために、例えばマスキング、エッチング、蒸着等の処理が施される。特に、複数のマスキング及びプラズマエッチングステップは、配線用の溝及びビアホールとして機能する半導体ウェハ上の誘電層に、凹部領域のパターンを形成するために実行される。ポストエッチング又はフォトレジストアッシングを経て生じる粒子及び溝内の汚染物を除去するために、湿式洗浄ステップが必要となる。特に、６５ナノメートル又はそれを超える素子のノード移動が生じたときに、溝の側壁における目減りは、臨界寸法を維持する上で重要である。側壁における目減りを減少させる又は無くすために、適度に希釈化された化学薬品を使用し、ときにはイオン除去水のみを使用することが重要である。しかしながら、希釈化された化学薬品又はイオン除去水は、通常、溝及びビアホール内の粒子を除去する上で効率的ではない。したがって、これらの粒子を効率的に除去するためには、例えば超音波又はメガソニックのような力学的な力が必要となる。超音速又はメガソニックは、溝及びビヤホールといったウェハ構造に対して力学的な力を作用させる。力の強度及び力の配分は、ダメージ制限の範囲内で粒子を効率的に除去するために重要なパラメータである。
【０００４】
半導体ウェハを洗浄するためにノズルからの超音波エネルギーを利用する点は特許文献１に開示されている。流体はメガソニック変換器によって加圧されてメガソニックエネルギーが該流体に印加される。上記ノズルは、メガソニック周波数で振動する洗浄液を表面での衝突のためにリボン状に噴射供給するように形成されている。
【０００５】
特許文献２には、エネルギー源によって細長いプローブを振動させて液中に音波エネルギーを伝播する点が開示されている。一の構成では、プローブが上側面に近接して配設されるとともに、流体がウェハの両面に噴霧される。他の構成では、短プローブが、その端面をウェハ表面に近接させた状態で配置されるとともに、ウェハが回転するにつれて該プローブがウェハ表面に沿って移動するようになっている。
【０００６】
特許文献３には、エネルギー源によって、ウェア表面に平行な軸周りに回転するロッドを振動させる点が開示されている。ロッド表面は、エッチングされて例えば螺旋溝のような湾曲した溝が形成されている。それは、ウェハ表面又は基板表面上の粒子及び汚染物を、力学的なダメージを抑制しつつより効率良く洗浄する方法を得るために必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４３２６５５３号明細書
【特許文献２】米国特許第６０３９０５９号明細書
【特許文献３】米国特許第６８４３２５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、半導体ウェハを洗浄するための装置及び方法において、粒子及び汚染物除去効率を高めるとともに、同時に半導体ウェハ構造における材料損失を最小限度に抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態では、プレートが半導体基板（ウェハ）の表面に近接配置される点を開示する。プレートは、半導体基板の表面と平行に移動可能である。プレートは、半導体基板の表面に垂直な軸周りに回転する。また、プレートを、超音波変換器又はメガソニック変換器によって振動させる。プレートは、半導体基板の表面と平行に移動可能である。プレートは、半導体基板又は基板の表面に垂直な軸周りに回転する。
【００１０】
本発明の他の実施形態では、一枚のプレートを、超音波変換器又はメガソニック変換器によって振動させる点を開示する。回動プレートの表面のうち半導体基板の表面に対向する面には、洗浄効率を高めるために、規則的なパターン及び不規則なパターンを有する溝が形成される。プレートは、半導体基板の表面に対して平行に移動可能である。プレートは、半導体基板の表面に垂直な軸周りに回転する。
【００１１】
本発明の更なる他の実施形態では、プレートを超音波変換器又はメガソニック変換器によって振動させる点を開示する。回転プレートは、洗浄化学薬品又はイオン除去水を半導体基板の表面に供給するための孔を有している。そのプレートは、半導体基板の表面に対して平行に移動可能である。プレートは、半導体基板の表面に垂直な軸周りに回転する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】ウェハ洗浄装置の参考例を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａに対応するウェハ洗浄装置（半導体基板洗浄装置）を示す図である
【図２Ａ】ウェハの洗浄工程を示す図である。
【図２Ｂ】ウェハの洗浄工程を示す図である。
【図２Ｃ】ウェハの洗浄工程を示す図である。
【図２Ｄ】ウェハの洗浄工程を示す図である。
【図２Ｅ】ウェハの洗浄工程を示す図である。
【図３】ウェハ洗浄装置の実施例を示す図である。
【図４】ウェハ洗浄装置の参考例を示す図である。
【図５Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図６Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図７Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図８Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図９Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１０Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１１Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１２Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１３Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１４Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１５Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１６Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１７Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１８Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図１９Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図２０Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図２１Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図２２Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図２３Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２３Ｂ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２３Ｃ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２３Ｄ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２４Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図２４Ｃ】図２４Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図２５Ａ】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａに対応するウェハ洗浄装置を示す図である。
【図２６】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２７】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２８】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図２９】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図３０】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図３１】ウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す図である。
【図３２】本発明において最大乃至それと同等の洗浄効果が得られる条件を示す図である。
【図３３】本発明によるアルゴリズムの一例を示す図である。
【図３４】本発明の、構築された制御手順を示す図である。
【図３５】本発明のアルゴリズムを使用してウェハの回転速度を算出した結果の一例を示す表である。
【図３６】本発明のアルゴリズムを使用してプレート回転速度を算出した結果の一例を示す表である。
【図３７】本発明のアルゴリズムを使用してプレート回転速度を算出した結果の一例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
参考形態として、回転板を使用したウェハ洗浄装置（半導体基板洗浄装置）の詳細を図１Ａ及び図１Ｂに示す。ウェハ洗浄装置は、ウェハ（半導体基板）１０１０と、回転駆動機構１００４によって回転されるプレート１００８と、洗浄化学薬品又はイオン除去水１０３２を供給するノズル１０１２と、を備えている。プレート１００８は、ウェハ１０１０の表面に平行に配置されていて、ウェハ１０１０の表面に平行な方向に移動可能に構成されている。この回転プレートは、回転プレート１００８とウェハ１０１０との間の化学流体を回転させることにより洗浄効率を高める。回転プレート１００８及びウェハ１０１０間の隙間は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内にあり、２ｍｍが好ましい。洗浄プロセス中におけるウェハ１０１０は、ウェハの中心軸周りに回動速度ω１で回転することができ、プレート１００４は回転速度ω２で回転することができる。プレート１００８は、一定速度で、又は速度を変えながら横方向に移動することができる。横方向の移動速度は、回転プレート１００８がウェハの中心位置へ移動するときには高く設定され、回転プレート１００８がウェハの端へ移動するときには低く設定される。ウェハ１０１０の回動速度ω１は一定速度か又は可変速度とすることができる。回転速度ω１は、回転プレート１００８がウェハの中心位置へ移動するときには高く設定することができ、ウェハの端へ移動するときには低く設定することができる。
【００１４】
図２Ａ〜図２Ｅは、洗浄プロセス中における洗浄化学薬品又は流体１０３２の流れ状態を示している。図２Ａに示すように、ウェハ上の同じ位置がＡ点からＥ点へ移動するときには、ウェハ２００８の該同じ位置を通過する流体の方向は、ＡからＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅへと変化する、すなわち１８０度から０度へと変化する。同様に、ウェハ上の同じ位置がＥからＡへ移動するときには、ウェハ２００８の該同じ位置を通過する流体の方向は、ＥからＦ、Ｇ、Ｈ、Ａへと変化する、すなわち０度から１８０度へと変化する。図２Ｂは、粒子２０４４が溝２０４０及びビアホール２０４２内に存在する状態を示している。流体の流動方向が図２Ｃ〜図２Ｅに示すように変化するときには、上記溝及びビアホール内の粒子はより効率的に除去される。
【００１５】
粒子及び汚染物を除去するために用いられる化学薬品の一例を以下に示す。
【００１６】
有機材料除去  Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２＝４：１
粒子減少  ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：１：５
金属汚染除去  ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：１：６
酸化物除去  ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝１：１００
図３は、本発明による回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の実施例を示す。
【００１７】
この実施例は図１Ａ及び図１Ｂに示すものと類似しているが、次の点で相違する。すなわち、ウェハ３０１０が横方向に移動可能なチャック３０２０により保持され、そして、超音波又はメガソニック変換器３００６が回転プレート３００８上に取り付けられている。チャック３０２０は、駆動機構３０２２によって回転駆動されて、可動機構３０２６及びガイド３０２４によって横方向に移動される。ガイド３０２４としては直線状又は曲線状のものを採用することができる。超音波又はメガソニック変換器は、力学的に振動するエネルギーを発生させるために使用され、この発生した振動は、回転プレート３００８及び化学流体３０３２を介してウェハ表面に伝達される。変換器３００６は、洗浄プロセス中において回転状態にあるため、該回転駆動中の変換器に電流を流出入させるための電気ブラシを必要とする。変換機の周波数は、洗浄するべき粒子に応じて、超音波及びメガソニックの範囲に設定することができる。粒径が大きいほど、より低い周波数を使用する必要がある。超音波の範囲は、２０ｋＨｚから２００ｋＨｚまでであり、メガソニックの範囲は２００ｋＨｚから１０ＭＨｚまでである。また、力学的な振動の周波数は、同じ基板又はウェハ上に存在するサイズの異なる粒子を除去するために、連続的に又は同時に変更することができる。
【００１８】
図４は、回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の参考例を示す。この参考例は、回転プレート４００８がウェハ表面に完全に平行ではなくて角度を有している点を除いて、図１Ａ及び図１Ｂに示すものと類似している。この角度は０°〜１５°の範囲内にある。
【００１９】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施例に係る回転プレート及び超音波又はメガソニック装置の詳細を示す。図１Ａ及び図３に記載されている回転プレートは平坦状であるが、図５Ａ及び図５Ｂに示す回転プレートは、複数の半円柱により形成されている。半円柱の表面により伝達される力学的な波動は、図５Ａに示すように異なる角度で発散する。この種の発散した力学的な波動は、溝壁又はビアホール壁から粒子を分離するために効果的に作用する。プレート５００８が回転するにつれて、回転プレート５００８上の半円柱が、その方位角を変化させるので、力学的な波動パターンは１回転の中で３６０度に方向を変える。これにより、より少ない超音波又はメガソニックでもって洗浄効率を高めることができ、それ故、素子構造に対するダメージをより低減することができる。また同時に、複数の半円柱は、螺旋状に流れる化学流体１０３２の動きをさらに高める。これにより、ウェハ１０１０の表面上における流体速度がさらに高まることとなる。要約すると、本発明は、洗浄プロセス中において３つの効果をもたらす。
【００２０】
１）回転プレート５００８上の半円柱構造は、発散した超音波又はメガソニックを生成する。
【００２１】
２）この種の発散した力学的な波動パターンは、回転プレート５００８の回転軸回りに回転する。
【００２２】
３）化学流体は、回転プレート５００８の回転軸回りに回転する。
【００２３】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート６００８上の柱が、半円柱の代わりに楕円柱である点を除いて、図５Ａ及び図５Ｂに示した装置と類似している。
【００２４】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート７００８上の柱が、半円柱の代わりに、高さがより低い半円柱である点を除いて、図５Ａ及び図５Ｂに示した装置と類似している。
【００２５】
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート８００８上の柱が、半円柱の代わりに三角柱である点を除いて、図５Ａ及び図５Ｂに示された装置と類似している。
【００２６】
図９Ａ及び図９Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート９００８上の柱が、半円柱の代わりに台形柱である点を除いて、図５Ａ及び図５Ｂに示された装置と類似している。
【００２７】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート１０００８上の柱が、半円柱の代わりに四角柱である点を除いて、図５Ａ及び図５Ｂに示された装置と類似している。
【００２８】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート１１００８上の柱が、半円柱の代わりに一対の三角柱で構成される点を除いて、図５Ａ及び図５Ｂに示された装置と類似している。
【００２９】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート１２００８上の柱が、半円柱の代わりに半八角柱である点を除いて、図５Ａ及び図５Ｂに示した装置と類似している。
【００３０】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート１３００８上の柱が、半円柱の代わりに断面鞍状の柱である点を除いて、図５Ａ及び５Ｂに示した装置と類似している。
【００３１】
図１４Ａ及び１４Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート上のパターンが、溝を掘って形成した半円柱の代わりに、複数の独立した半球体で構成される点を除いて、図５Ａ及び図５Ｂに示された装置と類似している。
【００３２】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート上のパターンが、独立した半球体の代わりに、複数の独立した角錐で構成される点を除いて、図１４Ａ及び１４Ｂに示された装置と類似している。
【００３３】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート上のパターンが、個別の半球体の代わりに複数の角錐台で構成される点を除いて、図１４Ａ及び１４Ｂに示された装置と類似している。
【００３４】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。回転プレート１７００８上のパターンは、一つの凸面で構成されている。
【００３５】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。回転プレート１８００８上のパターンは、一つの凹面で構成されている。
【００３６】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。回転プレート１９００８上のパターンは、一つの凸面と一つの凹面とで構成されている。
【００３７】
図２０Ａ及び図２０Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。このウェハ洗浄装置は、回転プレート２０００８と、静的に配置された超音波又はメガソニック変換器２０００６と、回転プレート２０００８を駆動する駆動機構２０００４と、を備えている。変換器２０００６には、化学流体又はイオン除去水２００３２を導くための孔２００３０が存在する。化学流体又はイオン除去水２００３２は、回転プレート２０００８及び変換器２０００６間の隙間を通って流出してその下のウェハに到達する。超音波又はメガソニックエネルギーは、変換器２０００６から化学流体２００３２、回転プレート２０００８、及び化学流体１０３２を介してウェハ１０１０の表面に到達する。この実施例の効果は、変換器２０００６が静止しているから、変換器２０００６に電流を出し入れするための電気ブラシを必要としないということである。
【００３８】
図２１Ａ及び図２１Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート２１００８における複数の半円柱に複数の貫通孔２１００９が分散配置される点を除いて、図２０Ａ及び図２０Ｂに示された装置と類似している。貫通孔２１００９の機能は、化学流体２１０３２をその下のウェハ表面に供給することにある。
【００３９】
図２２Ａ及び図２２Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート２２００８における半円柱間の複数の溝に複数の貫通孔２２００９が分散配置される点を除いて、図２０Ａ及び図２０Ｂに示す装置と類似している。貫通孔２２００９の機能は、化学流体２２０３２をその下のウェハ表面に供給することにある。
【００４０】
上記実施例に示される回転プレートの形状は円形である。しかしながら、回転プレートの輪郭は、図２３Ａに示す三角形状や、図２３Ｂに示す正方形状、図２３Ｃに示す八角形状、図２３Ｄに示す楕円形状であってもよい。
【００４１】
図２４Ａ〜図２４Ｃは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。このウェハ洗浄装置は、回転プレート２４００８と、静的に配置された超音波又はメガソニック変換器２４００６と、回転プレート２４００８を駆動する駆動機構２４００４と、横方向への可動ガイド２４００２と、横方向の駆動機構２４０００と、化学流体を供給するためのノズル２４０１２とを備えている。変換器２４００６及び回転プレート２４００８は、図２４Ｂに示すように、横方向の駆動機構２４０００により、ウェハ２４０１０の中心を跨いで横方向の前側及び後側に駆動され、図２４Ｃに示すように横方向の駆動機構２４０００により、ウェハ２４０１０の中心からＨだけオフセットした位置で横方向の前側及び後側に駆動される。
【００４２】
図２５Ａ及び図２５Ｂは、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。このウェハ洗浄装置は、回転プレート２５００８と、静的に配置された超音波又はメガソニック変換器２５００６と、回転プレート２５００８を駆動する駆動機構２５００４と、揺動駆動機構２５０１６と、化学流体を供給するためのノズル２５０１２と、を備えている。変換器２５００６及び回転プレート２５００８は、図２５Ｂに示すように、揺動駆動機構２５０１６を揺動させることによって、ウェハ２５０１０の中心を跨いで左右に揺動可能とされ、揺動駆動機構２５０１６を揺動させることによって、ウェハ２５０１０の中心からＨだけオフセットしたカーブ上にて左右に揺動される。ノズル２５０１２は、揺動梁２５０１４上に取り付けられており、したがって、ノズルは変換器２５００６と共に揺動する。この構成によれば、回転プレート２５００８が左右に揺動しても常に、化学薬品を、回転プレート２５００８とウェハとの間の隙間に供給することができる。
【００４３】
図２６は、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、ウェハ２６０１０及び回転プレート２６００８が鉛直方向に配置される点を除いて、図２４Ａ〜図２４Ｃ、並びに、図２５Ａ及び図２５Ｂに示す装置に類似している。
【００４４】
図２７は、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、ウェハ洗浄装置が、ウェハの前後両側に同時に配置される点を除いて、図２６に示す装置と類似している。
【００４５】
図２８は、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、ウェハ２８０１０及び洗浄装置が角度βでセットされる点を除いて、図２６に示す装置と類似している。角度βは、９０度から１８０度までの値に設定される。
【００４６】
図２９は、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、ウェハ２９０１０及び洗浄装置が角度βでセットされる点を除いて、図２７に示す装置と類似している。角度βは、０度から９０度までの値に設定される。
【００４７】
図３０は、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート３０００８及び変換器３０００６がウェハ３００１０の裏側にセットされる点を除いて、図２４Ａに示す装置と類似している。
【００４８】
図３１は、本発明に係る回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の更なる他の実施例を示す。この実施例は、回転プレート３１００８及び変換器３１００６がセットでウェハ３１０１０の表側に更に設けられる点を除いて、図３０に示す装置と類似している。
【００４９】
図３２は、最大乃至それと同等の洗浄効果を発揮することができる状態を示す。Ａは、ある特定の時刻ｔでプレートの運動方向の前縁に位置するウェハ上の点である。Ｏは、プレートの中心であり、ｘは、位置Ａと洗浄されるウェハ又は洗浄対象物の中心との間の距離であり、θは、プレート上の溝とウェハ又は洗浄対象物の直径方向とのなす角度である。
【００５０】
ウェハ又は洗浄対象物の全ての位置においてプレートによる洗浄を確実にするために、ウェハ又は洗浄対象物が１回転する間に、プレートがウェハ又は洗浄対象物の直径に沿って移動する距離は、プレート自体の直径よりも小さくなければならない。したがって、ウェハ又は洗浄対象物の直径方向に沿ったプレートの最大移動速度（横方向の速度）は、
ｖ＝２Ｒ２ω１／６０
として導かれる。
【００５１】
洗浄効果を最大限に確保するために、本発明に係る振動プレートは、ウェハ又は洗浄対象物上の所定の小領域がプレートの範囲内にある間に、角度にして少なくともπだけ回転する。言い換えると、図３２に示すＡ及びＯ間の距離（ｄ）は、プレートがπだけ回転する時間内においてプレートの半径よりも小さくなければならない。
【００５２】
したがって、
ｄ２＝(ｘ−ｖΔｔ−(ｘ−Ｒ２)cosω１Δｔ)２＋((ｘ−Ｒ２)sinω１Δｔ)２≦Ｒ22
という条件を満たさなければならないことが分かる。
【００５３】
図３３は、上記で述べたアルゴリズムがどのように一組の入力に適用されるかの例を示す。このアルゴリズムは、ｘ軸と該ｘ軸よりも下側の計算曲線との間のスペース（入力パラメータに基づいて最大洗浄効果が得られる、破線によって示された領域）を算出する。
【００５４】
図３４は、上記アルゴリズムがユーザ入力をチェックして該入力を促すとともにユーザにフィードバックするシステムソフトウェアによって実行される、構築された制御手順を示す。
【００５５】
図３５は、本発明のアルゴリズムを使用して算出されるウェハ回転速度（プレート回転速度が固定され且つプレートの移動速度が変化する状況下で上記最大と同等の洗浄効果が得られる回転速度）を、プレート中心の位置に応じて示した結果である。
【００５６】
図３６は、本発明のアルゴリズムを使用して算出されるウェハ回転速度（プレート回転速度及びプレートの移動速度が共に固定された状況下で上記最大と同等の洗浄効果が得られる回転速度）を、プレート中心の位置に応じて示した結果である。
【００５７】
図３７は、本発明のアルゴリズムを使用して算出されるプレート回転速度（上記最大洗浄効果が得られる回転速度）を、ウェハ回転速度及びプレート移動速度に応じて示した結果である。
【００５８】
これまで特定の実施例及びその適用例について説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、本発明と同じ目的を達成するために、ＨＦ酸を他の塩及び酸と混ぜ合わせて電解質を生成するようにしてもよい。
【００５９】
＜参考実施例＞
図４は、回転プレートを使用したウェハ洗浄装置の他の参考実施例を示す。この参考実施例は、回転プレート４００８がウェハ表面に完全に平行ではなくて角度を有している点を除いて、図１Ａ及び図１Ｂに示すものと類似している。この角度は０°〜１５°の範囲内にある。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
0005466638.tif 000021
【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
0005466638.tif 000031
【図１５Ｂ】
0005466638.tif 000032
【図１６Ａ】
0005466638.tif 000033
【図１６Ｂ】
0005466638.tif 000034
【図１７Ａ】
0005466638.tif 000035
【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
0005466638.tif 000039
【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
0005466638.tif 000041
【図２０Ｂ】
0005466638.tif 000042
【図２１Ａ】
0005466638.tif 000043
【図２１Ｂ】
0005466638.tif 000044
【図２２Ａ】
0005466638.tif 000045
【図２２Ｂ】
0005466638.tif 000046
【図２３Ａ】
0005466638.tif 000047
【図２３Ｂ】
0005466638.tif 000048
【図２３Ｃ】
0005466638.tif 000049
【図２３Ｄ】
0005466638.tif 000050
【図２４Ａ】
0005466638.tif 000051
【図２４Ｂ】
0005466638.tif 000052
【図２４Ｃ】
0005466638.tif 000053
【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
0005466638.tif 000055
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
0005466638.tif 000059
【図３０】
0005466638.tif 000060
【図３１】
0005466638.tif 000061
【図３２】
0005466638.tif 000062
【図３３】
0005466638.tif 000063
【図３４】
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【図３５】
0005466638.tif 000065
【図３６】
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【図３７】
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