(57)【要約】  本発明の一態様は、ウェハキャリアおよび作動部を有するウェハ洗浄システムを制御するためのシステムおよび方法を提供する。ウェハキャリアは、進路に沿って第１の方向および第２の方向に移動することができる。作動部は、ウェハキャリアを第１の方向および第２の方向に制御可能に移動させることができる。制御システムは、振動センサ部およびウェハキャリア位置制御装置を含む。振動センサ部は、ウェハキャリアの振動を検知でき、検知された振動に基づいて振動信号を出力することができる。ウェハキャリア位置制御装置は、検知された振動を減少させるために、振動信号に基づいてウェハキャリアの移動を修正するように作動部に命令することができる。【選択図】図６
2013508982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハキャリアおよび作動部を有するウェハ洗浄システムとともに使用し、前記ウェハキャリアは進路に沿って第１の方向および第２の方向に移動するように動作可能であり、前記作動部は前記ウェハキャリアを前記第１の方向および前記第２の方向に移動制御可能である制御システムであって、
前記ウェハキャリアの振動を検知し、検知された前記振動に基づいて振動信号を出力するように動作可能な振動センサ部と、
検知された前記振動を減少させるために、前記振動信号に基づいて前記ウェハキャリアの移動を修正するように前記作動部に命令するように動作可能なウェハキャリア位置制御装置と
を備えた制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の制御システムであって、更に、
第１の周期において前記ウェハキャリアの振動の第１の解析を前記第１の周期における前記振動信号に基づいて実施し、第２の周期において前記ウェハキャリアの振動の第２の解析を前記第２の周期における前記振動信号に基づいて実施し、前記第１の解析と前記第２の解析との比較に基づいて比較信号を生成するように動作可能な処理部を備えた制御システム。
【請求項３】
前記処理部は、閾値を確立し、前記第１の解析と前記第２の解析との差が前記閾値より大きい場合に限界信号を生成するように動作可能である請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記ウェハキャリア位置制御装置は、前記限界信号に基づいて前記ウェハキャリアの移動を修正するように前記作動部に命令するように動作可能である請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記センサ部は、第１の振動センサおよび第２の振動センサを含み、
前記第１の振動センサは、第１の位置に配置され、前記ウェハキャリアの第１の振動を検知し、検知された前記第１の振動に基づいて第１の振動信号を出力するように動作可能であり、
前記第２の振動センサは、第２の位置に配置され、前記ウェハキャリアの第２の振動を検知し、検知された前記第２の振動に基づいて第２の振動信号を出力するように動作可能である請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の制御システムであって、更に、
第１の周期において前記ウェハキャリアの振動の第１の解析を前記第１の周期における前記第１の振動信号および前記第１の周期における前記第２の振動信号の少なくとも１つに基づいて実施し、第２の周期において前記ウェハキャリアの振動の第２の解析を前記第２の周期における前記第１の振動信号および前記第２の周期における前記第２の振動信号の少なくとも１つに基づいて実施し、前記第１の解析と前記第２の解析との比較に基づいて比較信号を生成するように動作可能な処理部を備える制御システム。
【請求項７】
前記処理部は、閾値を確立し、前記第１の解析と前記第２の解析との差が前記閾値より大きい場合に限界信号を生成するように動作可能である請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記ウェハキャリア位置制御装置は、前記限界信号に基づいて前記ウェハキャリアの移動を修正するように前記作動部に命令するように動作可能である請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
ウェハキャリアおよび作動部を有するウェハ洗浄システムを制御し、前記ウェハキャリアは進路に沿って第１の方向および第２の方向に移動するように動作可能であり、前記作動部は前記ウェハキャリアを前記第１の方向および前記第２の方向に移動制御可能である方法であって、
前記ウェハキャリアの振動を検知し、
検知された前記振動に基づいて振動信号を出力し、
検知された前記振動を減少させるために、前記作動部に命令して前記振動信号に基づいて前記ウェハキャリアの移動を修正する
方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、更に、
第１の周期において前記ウェハキャリアの振動の第１の解析を前記第１の周期における前記振動信号に基づいて実施し、
第２の周期において前記ウェハキャリアの振動の第２の解析を前記第２の周期における前記振動信号に基づいて実施し、
前記第１の解析と前記第２の解析との比較に基づいて比較信号を生成する
方法
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、更に、
閾値を確立し、
前記第１の解析と前記第２の解析との差が前記閾値より大きい場合に限界信号を生成する
方法。
【請求項１２】
前記作動部に命令して前記限界信号に基づいて前記ウェハキャリアの移動を修正する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法であって、
前記ウェハキャリアの振動の前記検知は、前記ウェハキャリアの第１の振動の検知と、前記ウェハキャリアの第２の振動の検知とを含み、
検知された前記振動に基づく振動信号の前記出力は、検知された前記第１の振動に基づく第１の振動信号の出力と、検知された前記第２の振動に基づく第２の振動信号の出力とを含む
方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、更に、
第１の周期において前記ウェハキャリアの振動の第１の解析を前記第１の周期における前記第１の振動信号および前記第１の周期における前記第２の振動信号の少なくとも１つに基づいて実施し、
第２の周期において前記ウェハキャリアの振動の第２の解析を前記第２の周期における前記第１の振動信号および前記第２の周期における前記第２の振動信号の少なくとも１つに基づいて実施し、
前記第１の解析と前記第２の解析との比較に基づいて比較信号を生成する
方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、更に、
閾値を確立し、
前記第１の解析と前記第２の解析との差が前記閾値より大きい場合に限界信号を生成する
方法。
【請求項１６】
前記作動部に命令して前記限界信号に基づいて前記ウェハキャリアの移動を修正する請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は２００９年１０月２３日に出願した米国仮出願第６１／２５４，５３６号の優先権を主張し、その開示内容全体は参照により本願明細書に引用されるものとする。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップ製造では、プラズマエッチング処理によって望ましくない残渣および粒子が残留することが知られている。これらの残渣および粒子は、ウェハに残留すると電気故障およびデバイス故障を引き起こす問題になる。これらの粒子および残渣が化学洗浄処理で除去されると、デバイス歩留まりは増大し、故障は減少する。しかし、化学洗浄処理は、残渣および粒子を効果的に除去し、ウェハに全く損傷を与えないように注意を払う必要がある。したがって、ウェハが可能な限り効率的に洗浄されながらも決して破損されないように、化学洗浄処理を正確に監視し、十分最適化することが必須となる。
【０００３】
従来の洗浄法は通常、ウェハをタンク内で長時間化学物質に曝露するバッチ式洗浄を含む。この洗浄方法は、乾燥が不十分であるか、あるいは、化学物質への過剰曝露に起因して、ウェハ中およびウェハ間の相互汚染および損傷を導く可能性がある。これに対する従来の解決法は、閉じ込められた薬剤のメニスカスにウェハを通すことによって個々にウェハを洗浄する方法である。これにより、上記の問題は取り除かれる。
【０００４】
図１は、従来の一次元湿式化学洗浄システム１００の一部を示す。
【０００５】
図１に示すように、洗浄システム１００は、保持トレー１０２、ウェハキャリア１０４、排水溝１０６、駆動（磁気）レール１１２、取付装置１１０、１１４、１２６および１３０、非駆動（ダミー）レール１２８、洗浄部１１８ならびにウェハキャリア位置制御装置１３２を含む。洗浄部１１８は複数の処理用シャワーヘッド１２０を含む。
【０００６】
動作中、ウェハキャリア１０４にウェハ１０８を配置してもよい。ウェハキャリア１０４に取り付けられる取付装置１１０および１１４ならびに取付装置１２６および１３０は、ウェハキャリア１０４が駆動レール１１２と非駆動レール１２８との間の進路Ｄに沿ってそれぞれ滑動することを可能にする。進路Ｄに沿ったキャリアトレー１０４の移動（たとえば速度）は、ウェハキャリア位置制御装置１３２によって制御される。洗浄時には、ウェハキャリア１０４は、最初に方向ｄ１（左から右）に進路Ｄに沿って移動し、その後開始位置に戻る（方向ｄ２）。ウェハ１０８を保持するウェハキャリア１０４が洗浄部１１８の下を通過する際に、処理用シャワーヘッド１２０はウェハ１０８の表面に洗浄液を塗布する。次に、処理用シャワーヘッド１２０は洗浄液を真空除去し、洗浄液の一部は排水溝１０６から排出される。このようにして、ウェハ１０８の表面のあらゆる粒子を除去する。
【０００７】
湿式洗浄処理では、洗浄液は脱イオン水送達管と液気混合体戻り管（図示せず）とを併用してウェハ１０８の表面に塗布される。また、この処理時に液体は保持トレー１０２、駆動レール１１２および非駆動レール１２８の表面で除去される。駆動レール１１２および非駆動レール１２８に液体が存在すると、ウェハキャリア１０４の振動は可溶性溶液が存在しない駆動レール１１２および非駆動レール１２８による振動に対して振動数が増大することがわかっている。さらに、ウェハキャリア１０４が保持トレー１０２を横断すると、非駆動レール１２８と取付装置１１０および１１４との間ならびに駆動レール１１２と取付装置１２６および１３０との間の接触抵抗は表面残渣の存在によって変化する。接触抵抗がこのように大きく変化すると、ウェハ１０８は、ウェハキャリア１０４内で振動する傾向があり、ウェハキャリア１０４内で移動するか、あるいは、ウェハキャリア１０４から完全に落下する。洗浄処理時にウェハ１０８がずれることは望ましくなく、これを最小限に抑えてウェハの損傷を防ぎ、洗浄処理の効率を改善する必要がある。
【０００８】
必要とされるものは、湿式洗浄処理時にウェハがキャリア構造内で移動することを防ぐシステムおよび方法である。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、湿式洗浄処理時にウェハがキャリア構造内で移動することを防ぐシステムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、システムおよび方法は、ウェハキャリアと作動部を有するウェハ洗浄システムを制御するために提供される。ウェハキャリアは、進路に沿って第１の方向および第２の方向に移動することができる。作動部は、ウェハキャリアを第１の方向および第２の方向に制御可能に移動させることができる。制御システムは、振動センサ部およびウェハキャリア位置制御装置を含む。振動センサ部は、ウェハキャリアの振動を検知でき、検知された振動に基づいて振動信号を出力することができる。ウェハキャリア位置制御装置は、検知された振動を減少させるために、振動信号に基づいてウェハキャリアの移動を修正するように作動部に命令することができる。
【００１１】
本発明の他の目的、利点および新規の特徴は、以下の記載で部分的に詳しく説明し、以下を検討する際に当業者には部分的に明らかとなり、本発明を実施することによって知ることが可能となる。本発明の目的および利点は、本願特許請求の範囲で特に指摘する手段および組み合わせによって実施して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
添付の図面は、本願明細書に組み込んでその一部を形成し、本発明の例示的実施形態を示し、記載内容と共に本発明の原理を説明するのに有用である。
【００１３】
【図１】従来の一次元湿式化学洗浄システムの部分図である。
【００１４】
【図２Ａ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを一方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【図２Ｂ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを一方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【図２Ｃ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを一方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【図２Ｄ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを一方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【図２Ｅ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを一方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【００１５】
【図３Ａ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを反対方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【図３Ｂ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを反対方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【図３Ｃ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを反対方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【図３Ｄ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを反対方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【図３Ｅ】乾式洗浄試験処理時にウェハキャリアが保持トレーを反対方向に横断する間の圧電センサの応答を示すグラフである。
【００１６】
【図４Ａ】２回連続して乾式洗浄試験処理を実施した時のセンサからのフィルタ処理した応答を示す説明図である。
【００１７】
【図４Ｂ】２回連続して乾式洗浄試験処理を実施した時の別のセンサからのフィルタ処理した別の応答を示す説明図である。
【００１８】
【図５Ａ】乾式洗浄試験処理を実施した時のセンサからのフィルタ処理した応答を示す説明図である。
【００１９】
【図５Ｂ】湿式洗浄試験処理を実施した時のセンサからのフィルタ処理した応答を示す説明図である。
【００２０】
【図６】本発明の一態様による例示的なウェハ洗浄制御システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一態様によれば、システムおよび方法は、湿式化学洗浄システムにおけるキャリア構造の移動による振動を監視することによってキャリア構造の移動を検知でき、監視される振動に基づいて移動制御を調整することによってキャリア構造の望ましくない移動を減少させることができる。
【００２２】
具体的には、本発明の一態様によれば、システムはウェハキャリア位置制御装置のほかに振動センサ部を含む。振動センサ部は、ウェハキャリア構造の振動を検知でき、検知された振動に基づいて振動信号を出力することができる。次に、ウェハキャリア位置制御装置は、検知された振動を減少させるために、振動信号に基づいてウェハキャリア構造の移動を修正するように作動部に命令することができる。このようにして、洗浄処理時にキャリア構造内のウェハの移動はかなり減少させることができる。
【００２３】
ここで、本発明の態様を図２Ａから図６を参照してさらに詳細に説明する。
【００２４】
本発明の一態様と一致する実施形態では、振動センサ部は第１のセンサ（センサ１）および第２のセンサ（センサ２）から成り、それぞれは、保持トレー１０２に沿ってキャリアトレー１０４の移動による振動を測定するために、図１の洗浄システム１００の非駆動レール１２８および駆動レール１１２にそれぞれ配置される。使用可能なセンサの種類は、圧電フィルム、ＭＥＭＳまたは光センサを含むが、振動を検知できるあらゆる種類のセンサであってよい。各センサからの応答は、最初に「乾式」洗浄処理時に測定され、ウェハキャリア１０４は、（方向ｄ１およびｄ２に沿って）保持トレー１０２を往復横断するが、液体および残渣は駆動レール１１２にも非駆動レール１２８にも存在していない。これは、センサに対する「基準」応答を規定する。基準応答は理想値、つまり、洗浄処理時のウェハキャリア１０４の移動による振動が理想量または最小量である応答を意味している。
【００２５】
次に、センサの応答は、「湿式」洗浄処理時に再度測定され、ウェハキャリア１０４は、（方向ｄ１およびｄ２に）保持トレー１０２を往復横断し、今回の処理では流体が駆動レール１１２および非駆動レール１２８に存在している。このため、センサ応答が変化するため、流体の存在によって引き起こされるウェハキャリア１０４の振動量を定量化することができる。このようにして、センサには通常の湿式洗浄処理時に流体の存在によるウェハキャリア１０４の振動を検知して特徴化する能力があることから、洗浄処理時にウェハ１０８の移動を減少させるためにウェハキャリア１０４の位置をその場（in-situ）で監視して調整することが可能となる。
【００２６】
図２Ａから図２Ｅは、「乾式」洗浄試験処理時（流体が存在しない）にウェハキャリア１０４が保持トレー１０２を一方向に横断（方向ｄ１に、つまり、開始位置から終了位置に移動し、この移動を「移動１」と呼ぶ）する間の圧電センサの応答を示す一連のグラフである。センサ１は非駆動レール１２８に配置されたセンサを示し、センサ２は駆動レール１１２に配置されたセンサを示す。
【００２７】
具体的には、図２Ａはグラフ２０２を含み、ウェハキャリア１０４が方向ｄ１に保持トレー１０２を横断（移動１）する際のセンサ１の電圧出力を時間の関数として示す。図２Ｂはグラフ２０４を含み、グラフ２０２の電圧出力の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）であり、ＦＦＴ振幅を周波数の関数として示す。図２Ｃはグラフ２０６であり、ウェハキャリア１０４が方向ｄ１に保持トレー１０２を横断（移動１）する際のセンサ２の電圧出力を時間の関数として示す。図２Ｄおよび図２Ｅは、グラフ２０８および２１０をそれぞれ含み、グラフ２０６の電圧信号の周波数の関数としてＦＦＴ振幅を示す。
【００２８】
図３Ａから図３Ｅは、「乾式」洗浄試験処理時（流体が存在しない）にウェハキャリア１０４が保持トレー１０２を反対方向に横断（方向ｄ２に、つまり、終了位置から開始位置に移動し、この移動を「移動２」と呼ぶ）する間の圧電センサの応答を示す一連のグラフである。図３Ａはグラフ３０２であり、ウェハキャリア１０４が方向ｄ２に沿って保持トレー１０２を横断（移動２）する際のセンサ１の電圧出力を時間の関数として示す。図３Ｂはグラフ３０４であり、グラフ３０２の電圧出力のＦＦＴであり、ＦＦＴ振幅を周波数の関数として示す。図３Ｃはグラフ３０６であり、ウェハキャリア１０４が方向ｄ２に沿って保持トレー１０２を横断（移動２）する際のセンサ２の電圧出力を時間の関数として示す。図３Ｄおよび図３Ｅは、グラフ３０８および３１０をそれぞれ含み、グラフ３０６の電圧信号の周波数の関数としてＦＦＴ振幅を示す。
【００２９】
ウェハキャリア１０４が、方向ｄ１に保持トレー１０２を横断（移動１）する場合、センサ１（図２Ｂ）およびセンサ２（図２Ｄおよび２Ｅ）からの振動信号の周波数応答は、理想的な状態、すなわち液体や異物粒子が駆動レール１１２にも非駆動レール１２８にも存在しない状態で測定される。次にウェハキャリア１０４が方向ｄ２（移動２）に開始位置まで戻る場合、センサ１（図３Ｂ）およびセンサ２（図３Ｄおよび３Ｅ）からの振動信号の周波数応答は同じように測定される。これらのデータは、液体も粒子も存在しない状態で保持トレー１０２を横断する場合のウェハキャリア１０４の振動に対して一連の「基準」周波数応答を提供する。
【００３０】
駆動レール１１２と非駆動レール１２８の質量が等しくない場合、少ない質量の方のレールのセンサ（非駆動レール１２８のセンサ１）からの応答は高周波成分が強くなる。これは、図２Ｂの各周波数に対する振幅を図２Ｅのものと比較することによって理解できる。センサ１はセンサ２より高周波数に偏るが、センサ１およびセンサ２は低周波数成分１〜１０Ｈｚを含むことがわかっている。
【００３１】
図４Ａおよび４Ｂは、２回連続して「乾式」洗浄試験処理（流体は存在しない）を実施している間のセンサ１およびセンサ２からのフィルタ処理された応答を示す。図４Ａは、これら２回の乾式試験時にセンサ１（非駆動レール１２８に取り付けたセンサ）からのフィルタ処理された応答を示す。ｙ軸はセンサ１からのフィルタ処理された応答（ボルト）であり、ｘ軸は時間（秒）である。部分４０２は、第１の試験（試験１）がちょうど開始し、キャリア１０４が駆動レール１１２および非駆動レール１２８に沿って滑走することによって方向ｄ１に移動（移動１）している時間を示す。ここで、ウェハキャリア１０４がまだセンサ１の位置（処理用シャワーヘッド１２０の下）を通過していないため、部分４０２の間のセンサ１からの応答はきわめて小さいことから、ごくわずかな振動が検知される。
【００３２】
ブロック４０４は、ウェハキャリア１０４がセンサ１の近くを移動している試験１の部分を示す。ウェハキャリア１０４が最初に移動１（ウェハキャリア１０４が方向ｄ１に移動）の一部としてセンサ１を通過すると、センサ１によって大きな応答（部分４０８）が観測される。次に、ウェハキャリア１０４は保持トレー１０２の終了位置に達し、方向ｄ２で開始位置へ戻り（移動２）始めた後に再びセンサ１を通過すると、別の大きな応答（部分４１０）が同じように観測される。
【００３３】
試験１に続き、第２の同じ乾式試験（試験２）がすぐに開始する。ブロック４０６は、ウェハキャリア１０４がセンサ１の近くを移動している試験２の部分を示す。試験１で見られるように、ウェハキャリア１０４が移動１（部分４１２）および移動２（部分４１４）の間にセンサ１を通過すると、センサ１から大きな応答がある。試験１の部分４０８および４１０ならびに試験２の部分４１２および４１４の信号の形および振幅は、互いにきわめて類似していることに留意する。したがって、これらの一貫して繰り返し可能な結果は、このフィルタ処理された信号がウェハキャリア１０４の移動による振動をさらに評価するためにセンサ１の安定した「基準」応答をもたらすことを示唆する。
【００３４】
図４Ｂは、同じ２回の乾式試験時のセンサ２（駆動レール１１２に取り付けたセンサ）からのフィルタ処理された応答を示す。ｙ軸はセンサ２からのフィルタ処理された応答（ボルト）であり、ｘ軸は時間（秒）である。部分４１６は、第１の試験（試験１）がちょうど開始し、キャリア１０４が駆動レール１１２および非駆動レール１２８に沿って滑走することによって方向ｄ１に移動（移動１）している時間を示す。ここで、ウェハキャリア１０４がまだセンサ２の位置（処理用シャワーヘッド１２０の下）を通過していないため、部分４１６の間のセンサ２からの応答がきわめて小さいことから、ごくわずかな振動が検知されるのみである。
【００３５】
ブロック４１８は、ウェハキャリア１０４がセンサ２の近くを移動している試験１の部分を示す。ウェハキャリア１０４が最初に移動１（ウェハキャリア１０４が方向ｄ１に移動）の一部としてセンサ２を通過すると、センサ２によって大きな応答（部分４２２）が観測される。次に、ウェハキャリア１０４は保持トレー１０２の終了位置に達し、方向ｄ２に開始位置へ戻り（移動２）始めた後に再びセンサ２を通過すると、別の大きな応答（部分４２４）が同じように観測される。
【００３６】
試験１に続き、第２の同じ乾式試験（試験２）がすぐに開始する。ブロック４２０は、ウェハキャリア１０４がセンサ２の近くを移動している試験２の部分を示す。試験１で見られるように、ウェハキャリア１０４が移動１（部分４２６）および移動２（部分４２８）の間にセンサ２を通過すると、センサ２から大きな応答がある。試験１の部分４２２および４２４ならびに試験２の部分４２６および４３８の信号の形および振幅は、互いにきわめて類似していることに留意する。したがって、これらの一貫して繰り返し可能な結果は、このフィルタ処理された信号がウェハキャリア１０４の移動による振動をさらに評価するためにセンサ２の安定した「基準」応答をもたらすことを示唆する。
【００３７】
図４Ａおよび図４Ｂは、センサ１およびセンサ２双方のフィルタ処理された信号が乾式試験を繰り返すと一貫した応答をもたらすことを示すため、これらのフィルタ処理された信号は洗浄処理時の振動を監視して最適化するための基準として使用することができる。具体的には、基準応答がウェハキャリア１０４の移動による振動の理想量または最小量であることから、通常の（すなわち「湿式」）洗浄処理時に応答を監視する際の比較に使用することができる。
【００３８】
センサ１およびセンサ２から明白な繰り返し可能な低周波数成分を使用することによって、非駆動レール１２８と取付装置１２６および１３０との間ならびに駆動レール１１２と取付装置１１０および１１４との間の接触抵抗の変化も検知可能である。図２から図４に関して説明する実施例では、センサ１および２の応答に１〜１０Ｈｚのバンドパスフィルタをかけることが、接触抵抗による変化の結果として周波数応答の変化を検知するのに十分であることがわかった。接触抵抗の関数としての周波数応答の変化は、図５Ａから図５Ｂを参照して以下で説明する。簡潔にするために、図５Ａおよび５Ｂには１つのセンサ（センサ１）からの応答のみを示す。
【００３９】
図５Ａおよび５Ｂは、乾式洗浄試験処理時（図５Ａ）および湿式洗浄試験処理時（図５Ｂ）のセンサ１からのフィルタ処理された応答を示す。
【００４０】
具体的には、図５Ａはグラフ５００であり、６回の同じ「乾式」洗浄試験処理（駆動レール１１２にも非駆動レール１２８にも流体が存在しない）時のセンサ１からのフィルタ処理された応答を示す。ｙ軸はセンサ１からのフィルタ処理された応答（ボルト）であり、ｘ軸は時間（秒）である。集合５０２は、６回の乾式試験から得られたセンサ１からの６つのフィルタ処理された信号の集合である。図に示すように、集合５０２の６つのカーブ全てが互いによく一致し、それぞれが一貫した振幅および位相を有する。乾式試験時に比較的一定の接触抵抗によって最小量の振動のみが存在しているため、この挙動は予測される。この最小量の振動は、推定されるように、ウェハ１０８のウェハキャリア１０４内での大幅な移動を引き起こさないため、許容可能である。
【００４１】
図５Ｂはグラフ５０４であり、５回の同じ「湿式」洗浄試験処理（駆動レール１１２および非駆動レール１２８に流体が直接噴霧される）時のセンサ１からのフィルタ処理された応答を示す。集合５０６は、５回の湿式試験から得られたセンサ１からの５つのフィルタ処理された信号の集合である。図に示すように、集合５０６のカーブは互いに大きく異なり、大きな位相シフト、振幅および高次高調波における変化を示している。この変化は、流体の存在によって引き起こされた接触抵抗の変化に直接起因する、センサ１によって検知された振動の周波数の増大によるものと考えられる。このような振動周波数の増大は、ウェハキャリア１０４内でのウェハ１０８の過剰な移動、さらにはウェハ１０８がウェハキャリア１０４から完全に落下する点までものウェハ１０８の過剰な移動を引き起こす可能性があるため、望ましくない。したがって、流体の存在によるこのようなさらなる振動は許容できず、洗浄処理時のウェハ１０８の望ましくない移動を減少させるために対処する必要がある。
【００４２】
図５Ａおよび５Ｂは、センサ１からの応答の周波数、振幅および位相の変化を追跡することによって、どのように非駆動レール１２８に流体が存在することによる振動および接触抵抗の変化を測定することができるかを示す。センサ２および駆動レール１１２に流体が存在することによる応答に対して類例を示すことができる。本発明の一態様によれば、このような振動の監視は洗浄処理時にリアルタイムで実施され、これによりこの情報はウェハキャリア１０４内でウェハ１０８の移動を減少させるためにウェハキャリア１０４の移動（または他の動的プロセス変化）を監視し、適切に制御するためにさらに利用することができる。
【００４３】
具体的には、センサ１およびセンサ２からの振動のｉｎ  ｓｉｔｕ周波数解析が実行され、これにより、各信号応答に対する明白な周波数領域属性が得られ、それらは、駆動レール１１２および／または非駆動レール１２８上の流体および／または残渣の蓄積によって引き起こされる望ましくない振動の性質を特定するために使用することができる。次に、このｉｎ  ｓｉｔｕ周波数解析からのデータは、望ましくない振動を破壊的に妨害するという方法でウェハキャリア１０４の移動を制御するためにリアルタイムで使用することができる。これにより、ウェハキャリア１０４の移動（および他の動的プロセス変化）をリアルタイム制御することができ、洗浄処理時のウェハキャリア１０４内のウェハ１０８の移動が全体的に減少する。これは、ウェハ１０８がウェハキャリア１０４で常に安定した状態を確実に維持することによって、突発故障を防ぐことができる。
【００４４】
ここで、このような監視および制御を実施する本発明の一態様による例示的実施形態を、図６を参照して説明する。
【００４５】
図６は、本発明の一態様によるウェハ洗浄制御システム６００を示す。図６は、洗浄システム１００、第１のセンサ６２８（センサ１）、第２のセンサ６３０（センサ２）、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）６０２、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）６０４、ウェハキャリア位置制御装置６０６およびツール制御装置６０８を含む。
【００４６】
ＡＤＣ６０２は、入力としてセンサ１出力６１０およびセンサ２出力６１２を受信し、センサ１デジタル信号６１４およびセンサ２デジタル信号６１６を出力するように配置される。ＤＳＰ６０４は、入力としてセンサ１デジタル信号６１４およびセンサ２デジタル信号６１６を受信し、統計的工程管理（ＳＰＣ）周波数パラメータ６１８およびキャリア周波数パラメータ入力６２０を出力するように配置される。ツール制御装置６０８は、ＳＰＣ周波数パラメータ６１８を受信し、プロセス入力６２２を出力するように配置される。ウェハキャリア位置制御装置６０６は、キャリア位置入力６２４、キャリア周波数パラメータ入力６２０およびプロセス入力６２２を受信し、キャリア速度設定点６２６を出力するように配置される。
【００４７】
動作中、洗浄処理時にウェハキャリア１０４が保持トレー１０２を横断する場合に、第１のセンサ６２８および第２センサ６３０（センサ１出力６１０およびセンサ２出力６１２）からのアナログ電圧信号はＡＤＣ６０２に入力される。次に、ＡＤＣ６０２は、センサ１出力６１０およびセンサ２出力６１２をデジタル信号に変換し、センサ１デジタル信号６１４およびセンサ２デジタル信号６１６を出力する。次に、ＤＳＰ６０４はセンサ１デジタル信号６１４およびセンサ２デジタル信号６１６を受信してこれらの信号を処理し、振動（振幅および位相応答）の周波数成分を特定するためにフィルタ処理（たとえばデジタルバンドパス）およびＦＦＴを含んでもよい。また、ＤＳＰ６０４は、周波数成分の解析を実行するための、乾式試験時に得られたさまざまな基準データのデータベースを含む。これにより、ＤＳＰ６０４から出力された出力信号ＳＰＣ周波数パラメータ６１８は振幅および位相情報を含んでもよく、振幅および位相情報はリアルタイムＳＰＣを実行して、実施中の試験のパラメータを同じロットの他の試験のものと比較するためにツール制御装置６０８に供給される。同じロットのウェハ間のランツーランの再現性を確実にするために、ツール制御装置６０８はウェハキャリア位置制御装置６０６にプロセス入力６２２を出力し、これはウェハキャリア１０４の速度および／または位置を適切に調整するためにフィードバックパラメータを含み、これによりその移動が同じロットの試験全てを通して可能な限り一様な状態を維持する。これは、プロセス入力６２２およびキャリア位置入力６２４を受信し、適切な速度設定点６２６を出力するウェハキャリア位置制御装置６０６によって実施され、ウェハキャリア１０４の速度を設定する。
【００４８】
また、ＤＳＰ６０４は別の出力、キャリア周波数パラメータ入力６２０を提供し、それはツール制御装置６０８を迂回してウェハキャリア位置制御装置６０６に直接供給されることに留意する。これは、ＤＳＰ６０４が許容できない量の過剰振動があると判断する場合に、ＤＳＰ６０４がウェハキャリア位置制御装置６０６を直接制御できるように実施される。この場合、キャリア周波数パラメータ入力６２０は、これらの過剰振動を減少させるためにウェハキャリア１０４の移動を減速するように設計される信号のためのパラメータを含む。ウェハキャリア位置制御装置６０６は、キャリア周波数パラメータ入力６２０を受信し、適切な速度設定点６２６を出力し、過剰振動が可能な限り減少するようにウェハキャリア１０４の速度を設定する。過剰振動がきわめて高い場合、ウェハキャリア位置制御装置６０６は、ウェハ１０８がウェハキャリア１０４から落下するのを防ぐために単に速度設定点６２６をゼロに設定（これにより、ウェハキャリア１０４を一時的に停止）してもよい。
【００４９】
このようにして、洗浄制御システム６００ではウェハキャリア１０４内のウェハ１０８の安定性が改善され、ウェハ１０８のウェハキャリア１０４からの落下による突発故障を防ぎ、これにより洗浄処理の全体効率を改善する。さらに、ＳＰＣがウェハキャリア１０４の制御にも利用される場合、同じロットを通して処理均一性は改善される。
【００５０】
ここで、本発明の一態様による洗浄制御システム６００を動作させる例示的な方法を、図７をさらに参照して説明する。
【００５１】
プロセス７００が開始し（ステップＳ７０２）、洗浄処理時のウェハキャリア１０４の振動に対する基準が確立される（ステップＳ７０４）。上で説明したとおり、これは「乾式」洗浄試験処理時にセンサ１およびセンサ２からの応答を測定することによって実施され、非駆動レール１２８にも駆動レール１１２にも液体や残渣は存在しない。次に、各センサからの応答は処理され、洗浄処理時の振動の理想量または最小量である基準応答を得る。また、基準を特定量超える振動の閾値を確立してもよく、これにより特定の閾値を超えた場合は所定の振動応答が許容できないと判断されることから調整が必要とされる。
【００５２】
次に、製造ウェハが載せられ（ステップＳ７０６）、洗浄制御システム６００で処理される（ステップＳ７０８）。ウェハが処理されている間、センサ１およびセンサ２からの応答が監視され、ｉｎ  ｓｉｔｕ周波数解析およびＳＰＣが実行される（ステップＳ７１０）。上で図６を参照して説明したとおり、ＤＳＰ６０４は両方のセンサからのデジタル応答を処理し、周波数解析を実行して周波数パラメータを確立した基準応答と比較する。ツール制御装置６０８は、実施中の試験からの周波数パラメータデータを同じロットの他の試験のものを比較することによってＳＰＣを実行し、それに応じてウェハキャリア１０４の速度を調整するようにウェハキャリア位置制御装置６０６に命令する。また、他の処理パラメータ（投じられた洗浄液の量、処理用シャワーヘッド１２０の位置など）を調整してもよい。
【００５３】
測定された振動応答が確立した振動閾値を超えている場合（ステップＳ７１２）、ウェハキャリア１０４の速度および／または他の処理パラメータは、許容レベルに振動を減少させるように適切に調整される（ステップＳ７１４）。図６に示すように、測定された振動を確立した基準応答と比較することによって、ＤＳＰ６０４は過剰振動の量が確立した閾値以内であるかを判断する。過剰振動の量が確立した閾値以内でない場合、ＤＳＰ６０４はキャリア周波数パラメータ入力６２０をウェハキャリア位置制御装置６０６に出力し、洗浄処理時のウェハキャリア１０４の速度は調整され、これにより過剰振動は相殺的干渉で相殺されるか、あるいは、減少する。
【００５４】
適切なパラメータが調整された後に、現在測定されている振動が許容可能であるかを再度判断する（ステップＳ７１２）まで洗浄処理と振動のその場での監視が繰り返される（ステップＳ７０８）。現在測定されている振動が許容可能である場合、処理中のウェハの洗浄処理が終了したかどうかを判断する（ステップＳ７１６）。
【００５５】
洗浄処理が終了していないと判断される場合、洗浄処理およびその場監視処理が継続する（ステップＳ７０８）。
【００５６】
洗浄処理が終了したと判断される場合、さらに製造ウェハを処理する必要があるかどうかを判断する（ステップＳ７１８）。さらに製造ウェハを処理する必要がない場合、処理は終了してもよく（ステップＳ７２０）、そうでない場合、次の製造ウェハが載せられ（ステップＳ７０６）、処理は繰り返される。
【００５７】
本発明の態様によれば、湿式化学洗浄システムにおけるウェハキャリア移動による振動を検知し、ウェハがキャリア構造内で動かないようにするために使用することができる。振動センサを使用してシステムトラックに沿った移動に対してキャリア振動を検知してもよく、さらに、動力学的なｉｎ−ｓｉｔｕ周波数解析によってウェハキャリア速度制御ループへの入力として適切なフィードバックパラメータを提供し、これによりウェハの置換による望ましくない周波数を減衰させることができる。
【００５８】
発明のさまざまな好ましい実施形態の上記内容は、説明目的および記載目的のために示している。これは包括的なものにしたり、開示した精確な形態に本発明を限定したりすることを意図しておらず、明らかに上記の教示を踏まえた多くの改変および変形が可能である。上に示すとおり、発明およびその実用化の原理を最も良く説明するために例示的実施形態を選択して記載しており、これにより他の当業者は想定された特定の用途に合うようにさまざまな実施形態およびさまざまに改変した本発明を最も良く利用することが可能となる。本発明の範囲は、本願特許請求の範囲によって定義することを意図している。
【図１】
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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３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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