(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハクリーニング装置において、
クリーニングしたいウェハ（３）を支持するためのウェハ支持装置（４）と、
ウェハ（３）をクリーニングするためのスポンジ（１，２）とが設けられており、該スポンジ（１，２）が、該スポンジの回転軸がウェハ（３）に対して平行になるように、ウェハ（３）のそれぞれの面と接触して配置されており、
さらに、前記スポンジ（１，２）を前記ウェハ（３）に対して押圧するためのスポンジ位置決め装置（１３）と、
前記ウェハ（３）を一定の速度で回転させるウェハ回転駆動装置（１０）と、
前記スポンジ（１，２）を一定の速度で回転させるスポンジ回転駆動システム（１１）と、
前記ウェハ回転駆動装置（１０）及び／又は前記スポンジ回転駆動システム（１１）からモータ電流信号を受け取る閉ループ制御装置（１２）とが設けられており、該閉ループ制御装置（１２）が、スポンジ（１，２）とウェハ（３）との間の摩擦を調節するための調節信号を前記スポンジ位置決め装置（１３）に提供するようになっていることを特徴とする、ウェハクリーニング装置。
【請求項２】
前記スポンジ位置決め装置（１３）が、前記スポンジの位置を設定するための装置から成っている、請求項１記載のウェハクリーニング装置。
【請求項３】
前記スポンジの位置を設定するための装置が、ハードストップ（５）と、モータ駆動装置（６）とから成っている、請求項２記載のウェハクリーニング装置。
【請求項４】
前記ハードストップ（５）が、楕円形のカムプレートであり、該楕円形のカムプレートの回転角が、前記モータ駆動装置（６）によって調節されるようになっている、請求項３記載のウェハクリーニング装置。
【請求項５】
前記ハードストップ（５）が、円錐台であり、前記スポンジ（１，２）が、前記円錐の包絡線と接触した２つの交差するシャフト（７，８）によって保持されており、前記ハードストップ（５）の位置が、スピンドル（９）によって設定されるようになっている、請求項３記載のウェハクリーニング装置。
【請求項６】
前記スポンジ位置決め装置が、前記スポンジ（１，２）が前記ウェハ（３）に対して押圧される押圧力を制御するための押圧力レギュレータから成っている、請求項１記載のウェハクリーニング装置。
【請求項７】
前記閉ループ制御装置（１２）が、種々異なるクリーニング要求に適応された摩擦条件を表すレシピを記憶するための記憶手段から成っている、請求項１から６までのいずれか１項記載のウェハクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＭＰ後クリーニングのために適切に使用することができるウェハクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ウェハの化学機械的研磨の後、ウェハ表面からの粒子の極めて効率的な除去が要求される。
【０００３】
これに関して、図２に示したように、ウェハ３は、鉛直の向きでクリーナ箱に配置され、２つの円筒状のＰＶＡ（ポリビニールアクリレート）スポンジ１，２がウェハ３のそれぞれの面と物理的に接触させられる。スポンジのシリンダ軸は、ウェハに対して平行であり、スポンジは、互いに反対方向に回転する。すなわち、ウェハ３は、ウェハ表面に向かって押圧される、回転するスポンジ１，２の間に起立している。さらに、イオン除去された水及び／又は化学物質が、ウェハ３及びスポンジ１，２に提供され、これにより、ウェハ及びスポンジから粒子を除去する。
【０００４】
ウェハ表面全体をカバーするために、ウェハもクリーニング処理中には回転しなければならない。そのために、ウェハは、ウェハ３を回転させるローラ４によって支持されている。ローラ４及びスポンジの回転軸は、サーボモータによって駆動される。
【０００５】
満足できるクリーニング結果を得るために、スポンジの機械的特性の変化に拘わらず、スポンジとウェハとの間の一定の押圧力及び摩擦条件が要求される。
【０００６】
この要求を満たすために、スポンジをウェハに向かって押し付けるために提供される押圧力は、圧力レギュレータによって制御される。
【０００７】
択一的に、圧力条件は、両スポンジの間にギャップを予め設定することによって決定される。これに関して、スポンジは、最大押圧力でハードストップシステムに向かって移動させられる。一定の寸法は、スポンジの外周とウェハとの間に重なりを生じる。したがって、スポンジとウェハとの間に所定の押圧力が生ぜしめられる。
【０００８】
しかしながら、ギャップの予設定は極めて複雑なプロセスである。なぜならば、ハードストップは手動でしか調節することができないからである。特に、ギャップの幅は、極めて高い精度で調節されねばならず、ウェハは２つのスポンジの間で正確にセンタリングされなければならない。
【０００９】
要するに、スポンジとウェハとの間に一定の押圧力を加える公知の方法は、以下の欠点を有する。
【００１０】
スポンジとウェハとの間に現実の力及び摩擦条件の制御が存在しない。通常、スポンジの機械的特性の変化又はウェハの上層の除去は、スポンジとウェハとの間の摩擦条件のばらつきを招来する。したがって、クリーニングプロセスの機械的パラメータのいかなる制御も提供されないならば、ばらつきのあるクリーニング結果が生じる。
【００１１】
現実の摩擦条件を、プロセスの要求の変化に適応させることができない。例えば、クリーニングプロセスのある時点において、最適なクリーニング結果を得るために特別な摩擦条件が有利になることがある。
【００１２】
特に、ハードストップシステムを使用する場合、新たなスポンジが装着されるやいなやクリーニング条件が予設定される。しかしながら、時間が経過すると共に、圧縮が、スポンジの外径を減じる。これらの変化は、押圧条件に直接に影響し、ひいてはクリーニング結果に影響する。
【００１３】
すなわち、多くの保守作業が要求される。特に、スポンジの間のギャップの精度は、頻繁にチェックされ、新たに設定されなければならない。
【００１４】
それにも拘わらず、スポンジの寿命に亘ってクリーニングパラメータの制御が行われない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、ウェハとスポンジとの間に存在する摩擦を制御するための閉ループ制御を有するウェハクリーニング装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前記目的は、クリーニングしたいウェハを支持するためのウェハ支持装置と、ウェハをクリーニングするためのスポンジとが設けられており、これらのスポンジが、スポンジの回転軸がウェハに対して平行になるようにウェハのそれぞれの表面と接触して配置されており、前記スポンジを前記ウェハに押圧するためのスポンジ位置決め装置と、前記ウェハを一定の速度で回転させるウェハ回転駆動装置と、前記スポンジを一定の速度で回転させるスポンジ回転駆動システムと、前記ウェハ回転駆動装置及び／又は前記スポンジ回転駆動システムからモータ電流信号を受け取る閉ループ制御装置とが設けられており、前記閉ループ制御装置が、スポンジとウェハとの間の摩擦を調節するための調節信号を前記スポンジ位置決め装置に提供するようになっている、ウェハクリーニング装置によって、達成される。
【００１７】
有利な具体化は、従属請求項に定義されている。
【００１８】
本発明は、クリーニングしたいウェハを鉛直方向に支持するためのウェハ支持装置と、ウェハをクリーニングするための円筒状のスポンジとが設けられており、これらのスポンジが、スポンジのシリンダ軸がウェハに対して平行であるように、ウェハのそれぞれの面と接触して配置されており、前記スポンジを前記ウェハに対して押圧するためのスポンジ位置決め装置と、前記ウェハを一定の速度で回転させるウェハ回転駆動装置と、前記スポンジを一定の速度で回転させるスポンジ回転駆動システムと、前記ウェハ回転駆動装置及び／又は前記スポンジ回転駆動システムからのモータ電流信号を受け取る閉ループ制御装置とが設けられており、前記モータ電流信号が、ウェハとスポンジとの間の摩擦データを表しており、前記閉ループ制御装置が、スポンジとウェハとの間の摩擦を調節するための調節信号を前記スポンジ位置決め装置に提供する、ウエハクリーニング装置を提供する。
【００１９】
本発明によれば、ウェハ回転駆動装置及び／又はスポンジ駆動装置からのモータ電流信号は、ウェハとスポンジとの間の摩擦条件をオンライン制御するために使用される。一定の駆動速度を維持するために必要なトルクを表し、ひいてはウェハとスポンジとの間の現実の摩擦条件を表すこれらの信号は、閉ループ制御装置へ与えられ、これにより、クリーニング条件の変化を能動的かつオンラインで修正する。したがって、クリーニングプロセスに対するスポンジの機械的特性における変化の影響は排除され、摩擦条件は、スポンジの寿命に亘って常に一定に保たれることができる。
【００２０】
本発明は、スポンジをウェハ表面に押圧するために、種々異なる機構を使用して実施することができる。例えば、閉ループ制御によって提供される調節信号は、調節信号に基づきスポンジに加えられる押圧力を設定する押圧力レギュレータに与えられることができる。
【００２１】
択一的に、閉ループ制御によって提供される調節信号は、有利には電気的にスポンジの位置を制御する位置決めシステムに与えられることができる。
【００２２】
特に、この電気的な位置決めシステムは、２つのスポンジの間のギャップを設定するためのハードストップシステムから成ることができる。この場合、ハードストップは、特別に設計されており、ハードストップの位置を調節するためのモータ駆動装置が設けられている。ハードストップの位置は、以下に詳細に説明するように、２つのスポンジの間のギャップを決定する。
【００２３】
しかしながら、ウェハに対してスポンジを位置決めするためのあらゆる任意のシステムを使用することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
要するに、本発明は以下の利点を提供する。
【００２５】
本発明を用いることにより、ウェハクリーニングプロセス中にスポンジとウェハとの間の現実の摩擦条件についての情報を得ることができる。したがって、極めて重要なクリーニングパラメータについてのオンラインフィードバックを受け取ることができ、この信号は、機械的なクリーニングパラメータの閉ループ制御のために使用することができる。
【００２６】
その結果、従来技術において通常使用されていたスポンジの回転速度の閉ループ制御を考慮して、クリーニングプロセスの機械的部分が完全に制御される。
【００２７】
本発明は、摩擦条件が変化している場合にオンライン修正、ひいては迅速な反応を可能にする。
【００２８】
したがって、常に同じ摩擦条件を維持することができ、これにより、プロセスの安定性を著しく改良することができる。
【００２９】
さらに、摩擦を表すプロセスパラメータの自動的な調節も可能になる。したがって、例えば種々異なる製品、種々異なる摩擦条件に関する、変化するプロセス要求への適応を調節することができる。
【００３０】
本発明は、スポンジの寿命に亘ってスポンジの動作をオンライン制御することができる。
【００３１】
さらに、スポンジが標準的な寿命に到達するやいなや種々異なる摩擦条件を適用することにより、スポンジの寿命を増大させることができる。
【００３２】
さらに、本発明の有利な実施例によれば、所望の摩擦条件は、レシピにおいて予設定することができ、ひいては種々異なるクリーニング要求に適応されることができる。
【００３３】
付加的に位置決め装置がハードストップシステムを有しているならば、以下の付加的な利点が得られる。
【００３４】
閉ループ押圧力力制御システムが不要である。
【００３５】
さらに、ハードストップの位置を付加的に監視することができる。
【００３６】
さらに、複雑なプロセスである、ギャップを予設定するステップを回避することができる。
【００３７】
ひいては、保守動作をかなり軽減することができる。特に、スポンジの間のギャップの調節をもはや頻繁に検査する必要がない。
【００３８】
要するに、本発明の実施は、生産を増大させ、ウェハサイクル時間を改良し、結果的にコストを低減する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面につきさらに詳しく説明する。
【００４０】
図１において、参照符号１２は、ウェハ回転駆動装置１０及び／又はスポンジ回転駆動システム１１から電流信号を受け取るソフトウエア制御装置を示している。ウェハ回転駆動装置１０又はスポンジ回転駆動システム１１によって供給される電流信号は、ウェハの回転又はスポンジの回転を一定の速度に維持するために必要なトルクを表しており、ひいては、直接にスポンジとウェハとの間の現実の摩擦条件を表している。通常、ウェハ及びスポンジは、サーボ駆動装置によって駆動され、サーボ駆動装置は、モータ電流に比例したアナログ出力信号を提供する。
【００４１】
本発明の記載された実施例においては、使用されるスポンジの数は２つであり、スポンジ回転駆動システム１１は、両スポンジを回転させるために１つのサーボ駆動装置を有している。すなわち、スポンジが押圧される２つのウェハの表面の摩擦条件は通常異なるので、２つのウェハ表面の現実の摩擦条件の平均値が測定される。
【００４２】
しかしながら、あらゆる任意の偶数のスポンジを使用することができ、スポンジ回転駆動システム１１は、２つ以上のサーボ駆動装置、例えば、各ウェハ表面のスポンジのために１つのサーボ駆動装置を有することもできる。
【００４３】
ソフトウエア制御装置１２は、これらの電流信号によって表された摩擦データを、予設定された摩擦条件と比較する。特に、これらの予設定された摩擦条件は、測定された摩擦データが前記のような平均値であることを考慮する。
【００４４】
本発明の有利な実施例によれば、特に種々異なる層のための種々異なるクリーニング要求に適応された摩擦条件が、このソフトウエア制御装置１２が有する記憶手段に記憶されることができる。
【００４５】
ソフトウエア制御装置は、スポンジをウェハに対して押圧するための位置決め装置１３に修正信号を提供する。位置決め装置１３は、この修正信号に基づきスポンジとウェハとの間の押圧力を制御し、これにより、最終的にスポンジとウェハとの間の摩擦の予設定された値が得られる。このことは、スポンジの位置を調節するか、スポンジがウェハの表面に対して押圧される押圧力を調節することによって行われる。
【００４６】
より詳細には、モータ電流が予設定された値よりも低いならば、スポンジはさらにウェハに向かって移動させられる、すなわちスポンジの押圧力が高められる。これに対して、モータ電流が予設定値よりも高いならば、スポンジはウェハから離れる方向へ移動させられる、すなわちスポンジの押圧力は低減される。
【００４７】
図３及び図４は、本発明の実施例を示しており、この場合、位置決め装置は、ハードストップ５及びモータ駆動装置６を有する、前記スポンジの位置を設定するための装置として実施される。
【００４８】
これらの実施例において、図３及び図４に示したように、２つのスポンジ１，２はシャフト７，８によって保持されている。クリーニングプロセスが開始されると、スポンジ１，２を所定の位置に保持しているシャフトシステムが、ニューマチック式にハードストップ５に向かって最大押圧力で移動させられる。すなわち、スポンジは、ウェハに向かって押圧され、スポンジとウェハとの間の押圧力は、ハードストップの位置によって決定されるギャップを設定することによって設定される。
【００４９】
このハードストップシステムが使用されるならば、ウェハとスポンジとの間に加えられる押圧力を容易に調節することができ、複雑な閉ループ押圧力制御システムは不要である。
【００５０】
図３に示したように、ハードストップ５は、楕円形のカムプレートとして実施されることができ、２つのシャフト７，８は平行に配置されている。この場合、カムプレートの回転角度、ひいては２つのシャフト７，８の間の距離、結果的には２つのスポンジ１，２の間のギャップは、モータ駆動装置６によって調節される。したがって、２つのシャフト７，８の間の最小距離は、楕円の短軸に等しく、２つのシャフト７，８の間の最大距離は、楕円の長軸に等しい。
【００５１】
択一的に、図４に示したように、ハードストップは、円錐台として実施されることができ、２つのシャフト７，８は交差するように配置されており、各シャフト７，８は、円錐の包絡線に接触している。この場合、ハードストップの位置、ひいては２つのシャフト７，８の交差角度、ひいては２つのスポンジ１，２の間のギャップは、モータ駆動装置６によって駆動されるスピンドル９によって調節される。
【００５２】
本発明によれば、ハードストップシステムの代わりに、位置決めシステムは、それぞれがスポンジを物理的に結合させたスピンドルの１つのセットと、スポンジを支持するためのカンチレバーの１つのセットとして実施されることもでき、カンチレバーは、一定の間隔を置いて平行に保持されている。これらのスピンドルを調節することによって、スポンジの位置を適切に設定することができる。この実施は、それぞれのスポンジを別個に調節することができるという利点を有する。さらに、ハードストップシステムを使用する実施例とは対照的に、２つのスポンジの間でウェハをセンタリングする必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の閉ループ制御を示すブロック線図である。
【図２】本発明が通常適用されるＣＭＰ後クリーニングプロセスを示す図である。
【図３】本発明の装置において使用されるハードストップシステムの可能な実施形態を示す図である。
【図４】本発明の装置において使用されるハードストップシステムの別の可能な実施形態を示す図である。
【符号の説明】
５  ハードストップ、  ６  モータ駆動装置、  ７，８  シャフト、  ９  スピンドル、  １０  ウェハ回転駆動装置、  １１  スポンジ回転駆動システム、１２  ソフトウェア制御装置、  １３  位置決め装置
【図１】
0003615724.tif 000002
【図２】
0003615724.tif 000003
【図３】
0003615724.tif 000004
【図４】
0003615724.tif 000005