(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも処理エレメントとローラとを用いてウエハを支えつつ処理する方法であって、
所定の回転速度でローラを回転させ、前記ローラによって前記ウエハのエッジに第１の回転力を加え、
前記処理エレメントは、第１端および第２端を有し、かつウエハの直径方向に亘って前記ウエハに接する長さを有し、回転されるように構成されている円筒形状の前記処理エレメントを、前記ウエハの第１の面に当接し、
前記回転される処理エレメントの前記第１端に、前記ウエハに向かう第１の圧力を加えると共に、前記回転される処理エレメントの前記第２端に、前記第１の圧力とは等しくない大きさの第２の圧力を前記ウエハに向けて加え、前記第１端における前記処理エレメントの回転方向が前記第１の回転力による前記ウエハの回転方向と一致するように、前記回転される処理エレメントを前記第１端と第２端とで不均一な圧力でもって前記ウエハに押圧し、
前記処理エレメントは、前記不均一な圧力でもって前記ウエハに押圧されることにより、前記ウエハに第２の回転力を加え、前記ウエハに、前記ローラ単独で生じさせる回転速度よりも低速である回転を生じさせ、
前記ローラと前記ウエハエッジとの間の前記回転速度の差によって前記ウエハエッジと前記ローラとの間に生じる摩擦接触によって、前記ウエハの前記エッジを処理する
処理方法。
【請求項２】
少なくとも処理エレメントとローラとを用いてウエハを支えつつ処理する方法であって、
所定の回転速度でローラを回転させ、前記ローラによって前記ウエハのエッジに第１の回転力を加え、
前記処理エレメントは、第１端および第２端を有し、かつウエハの直径方向に亘って前記ウエハに接する長さを有し、回転されるように構成されている円筒形状の前記処理エレメントを、前記ウエハの第１の面に当接し、
前記回転される処理エレメントの前記第１端に、前記ウエハに向かう第１の圧力を加えると共に、前記回転される処理エレメントの前記第２端に、前記第１の圧力とは等しくない大きさの第２の圧力を前記ウエハに向けて加え、前記第１端における前記処理エレメントの回転方向が前記第１の回転力による前記ウエハの回転方向と相違するように、前記回転される処理エレメントを前記第１端と第２端とで不均一な圧力でもって前記ウエハに押圧し、
前記処理エレメントは、前記不均一な圧力でもって前記ウエハに押圧されることにより、前記ウエハに第２の回転力を加え、前記ウエハに、前記ローラ単独で生じさせる回転方向とは逆方向の回転を生じさせ、
前記ウエハの前記エッジと前記ローラとの間における摩擦接触によって、前記ウエハの前記エッジを処理する
処理方法。
【請求項３】
請求項１記載のウエハを処理する方法であって、
前記処理エレメントはブラシまたはパッドのいずれかである処理方法。
【請求項４】
請求項１記載のウエハを処理する方法であって、
前記ローラは、前記ローラのうち前記ウエハの前記エッジに接触するように構成された領域に処理面を有するように構成される処理方法。
【請求項５】
ウエハを処理するための装置であって、
第１端と第２端とを有し、かつウエハの直径方向に亘って前記ウエハに接する長さを有し、前記ウエハの第１の面を処理するように構成された円筒形状の処理エレメントと、
前記ウエハの前記第１の面に前記処理エレメントを配置し、前記処理エレメントに回転を加えるように構成された処理エレメントアセンブリと、
前記処理エレメントの前記第１端が、前記ウエハの前記面に対する第１の力を加えるように構成された第１の処理エレメント位置決め装置と、
前記処理エレメントの前記第２端が、前記ウエハの前記面に対し、第１の力とは異なる大きさの第２の力を加えるように構成された第２の処理エレメント位置決め装置と、
前記ウエハのエッジに第１の回転力を加えるローラと、
を備え、
前記第１，第２の力は前記ウエハに、前記第１端における前記処理エレメントの回転方向が前記第１の回転力による前記ウエハの回転方向と一致するように、第２の回転力を付与し、
前記第２の回転力は、前記ウエハに、前記ローラが単独で生じさせる回転速度よりも低速である回転を生じさせる
装置。
【請求項６】
ウエハを処理するための装置であって、
第１端と第２端とを有し、かつウエハの直径方向に亘って前記ウエハに接する長さを有し、前記ウエハの第１の面を処理するように構成された円筒形状の処理エレメントと、
前記ウエハの前記第１の面に前記処理エレメントを配置し、前記処理エレメントに回転を加えるように構成された処理エレメントアセンブリと、
前記処理エレメントの前記第１端が、前記ウエハの前記面に対する第１の力を加えるように構成された第１の処理エレメント位置決め装置と、
前記処理エレメントの前記第２端が、前記ウエハの前記面に対し、第１の力とは異なる大きさの第２の力を加えるように構成された第２の処理エレメント位置決め装置と、
前記ウエハのエッジに第１の回転力を加えるローラと、
を備え、
前記第１，第２の力は前記ウエハに、前記第１端における前記処理エレメントの回転方向が前記第１の回転力による前記ウエハの回転方向と相違するように、第２の回転力を付与し、
前記第２の回転は、前記ウエハに、前記ローラが単独で生じさせる回転とは逆方向の回転を生じさせる
装置。
【請求項７】
請求項５記載のウエハを処理するための装置であって、
前記処理エレメントはブラシまたはパッドのいずれかを備える装置。
【請求項８】
請求項５記載のウエハを処理するための装置であって、
前記ローラは、前記ウエハの前記エッジに接触するように構成された領域に処理面を有するように構成される装置。
【請求項９】
ウエハを処理する方法であって、
上方の処理エレメントと下方の処理エレメントとの間にウエハを挿入し、
第１の上端および第２の上端を有し、かつウエハの直径方向に亘って前記ウエハに接する長さを有し、回転されるように構成されている円筒形状の前記上方の処理エレメントを、前記ウエハの第１の面に当接すると共に、第１の下端および第２の下端を有し、回転されるように構成されている円筒形状の前記下方の処理エレメントを、前記ウエハの第２の面に当接し、
前記回転される上方の処理エレメントの前記第１の上端に前記ウエハに向かう第１の上方圧力を加えると共に、前記回転される上方の処理エレメントの前記第２の上端に前記ウエハに向かう第２の上方圧力を加え、前記第１および第２の上方圧力は大きさが等しくなく、このため前記回転される上方の処理エレメントを不均一な圧力でもって前記ウエハの前記第１の面に押圧し、
ローラ単独で、前記ウエハのエッジに第１の回転力を加え、ローラ回転速度とほぼ等しい第１の回転速度で第１の回転方向に前記ウエハを回転させるように構成されたローラを、前記回転速度で回転させ、
前記ウエハの前記第１の面に不均一な力で当接された前記回転される上方の処理エレメントは、前記ウエハに、前記第１の上端における前記処理エレメントの回転方向が前記第１の回転力による前記ウエハの回転方向と一致し、かつ前記ローラ単独で生じさせる回転速度よりも低速である回転を生じさせ、
前記ローラと前記ウエハエッジとの間の前記回転速度との差によって前記ウエハエッジと前記ローラとの間に生じる摩擦接触によって、前記ウエハの前記エッジを処理する
処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハの処理に関し、特に、半導体ウエハのエッジ／ベベルのバフ研磨および／または洗浄に使用するための装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
両面スクラバは、ウエハの上面および底面を同時に洗浄する。両面スクラバは、オートメーション化されて、コンベヤ型メカニズム、ローラ、そしてブラシを備えるのが通常である。一般に、ウエハはコンベヤメカニズム上に平らに置かれ、コンベヤメカニズムによってブラシへと運ばれる。研磨・洗浄（スクラブ）されている間、ウエハは、コンベヤメカニズム、ブラシ、ローラのいずれかまたはこれらの組み合わせによって支えられる（または水平に保持される）。
【０００３】
図１は、従来の両面ウエハ処理ステーションを描いた概略図である。ウエハ１０は、複数のブラシによって処理される。ブラシの１つは図中にブラシ２０として示され、もう１つは（図１では未図示）ウエハ１０の下方且つブラシ２０の真下に設けられている。ローラ３０がウエハを回転させるので、ウエハの表面全体が処理される。各ブラシ２０は、その重心軸を中心にしてモータ４０によって回転される。ローラ３０の回転は、各ローラ３０のエッジがウエハ１０の外側のエッジに接することでウエハ１０に伝達される。
【０００４】
ブラシによる洗浄システムは、半導体基板の上面および底面を効果的に処理することができる。しかしながら、ブラシでは、エッジ／ベベルにおける異物を除去するのに充分な力学的エネルギを提供することができない。つまり、図１の両面スクラバは、ウエハの前後面を洗浄する場合は効果的であるが、ウエハのエッジ／ベベルには残留物を残す恐れがある。
【０００５】
エッジ／基底部などの領域を洗浄する解決法の１つが、１９９９年１月１９日付けの米国特許第５，８６１，０６６号「Method and Apparatus for Cleaning Edges of Contaminated Substrates（汚染された基板のエッジを洗浄するための方法および装置）」に示されている。この文献では、ウエハの外端に接するローラを使用してエッジおよび／または基底部の領域の洗浄を行なう。これらのローラは、ウエハ１０に接する上記ローラ３０に類似しているが、そのうちの１つは研磨領域を備えており、そのローラの回転は、そのローラとウエハとが接する点における旋回速度が、他のローラがウエハを回転させる速度と異なるように行なわれる。このような速度の違いによって、研磨領域によるエッジ／ベベル領域の洗浄が可能になる。
【０００６】
【発明の概要】
半導体ウエハのエッジを処理するための方法および装置を開示する。１つの実施形態では、第１のブラシアセンブリを、ウエハを支えて処理するためにウエハの下方に配置し、第２のブラシアセンブリを、ウエハを処理するためにウエハの上方に配置する。ウエハに加えられた圧力は、場所ごとに異なる。
【０００７】
１つの実施形態では、１つまたはそれ以上のローラが第１および第２のブラシアセンブリの間でウエハを回転させる。ウエハの回転は、圧力の不均一が原因で減速したり逆転したりする。ウエハのエッジは、１つまたはそれ以上のローラのパッドによって洗浄される。１つの実施形態では、圧力を不均一にすることによって、第１のブラシアセンブリおよび／または第２のブラシアセンブリによるウエハエッジの洗浄が行なわれる。
【０００８】
１つの実施形態では、不均一な圧力が、第２のブラシアセンブリによってウエハの上方から加えられる。別の実施形態では、不均一な圧力が、第１のブラシアセンブリまたは第１および第２のブラシアセンブリの何らかの組み合わせによって、ウエハの下方から加えられる。
【０００９】
以下の詳細な説明および各種実施形態を示した添付図面から、本発明の内容を、より明確に理解することが可能になる。ただし、これらの実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、理解を促すための例示的なものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
半導体ウエハのエッジ／ベベルを処理するためのシステムを開示する。以下の説明では、構成部分の材料、速度、圧力等の詳細が多数にわたって設定されている。しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの項目を特定しなくても実施することが可能である。また、本発明が不明瞭となるのを回避するため、既知の構造およびデバイスに関しては、詳細な図ではなくブロック図の形で示した。
【００１１】
＜発明の概要＞
本発明は、半導体ウエハを処理するための方法および装置を提供する。ある実施形態でのシステムは、２つのスクラブステーションを備える。ある実施形態では、ウエハの両面が、２つのスクラブステーションによって同時にブラシのより研磨・洗浄（スクラブ）される。
【００１２】
ある実施形態では、各スクラブステーションが１つまたはそれ以上のスクラブエレメントを備え、少なくともそのうちの１つが第２のアセンブリによって位置決めされ、第１および第２のアセンブリがほぼ同じ構成要素を有する。ここで言うスクラブエレメントとは、パッドおよび／またはブラシを備えた処理エレメントである。
【００１３】
ある実施形態では、少なくとも１つのブラシスクラブステーションが、ブラシまたはパッドを媒体とする処理エレメントを、様々な圧力で半導体ウエハに押圧するように設定可能であるようなアセンブリを備える。ここで言う様々な圧力には、半導体ウエハをスクラブするのに十分な大きさの第１の圧力の組が含まれる。また、ブラシまたはパッドの両側に、それぞれ異なる圧力を加えることもできる。ある実施形態では、ウエハのエッジ／ベベルを処理する（例えばスクラブする、洗浄する、バフ研磨する等）ために、ウエハに不均一な圧力を加える。
【００１４】
ある実施形態での処理ボックスは、ブラシアセンブリと位置決めアセンブリとを備える。ブラシアセンブリは、ウエハを洗浄するための１対のパッドおよび／またはブラシと、ブラシおよび／またはパッドを制御および駆動するメカニズムと、を備えて良い。位置決めアセンブリは、処理システムにおいて、各種の構成成分およびデバイスを位置決めするために使用して良い。ある実施形態では、このような構成成分に、ローラ、ホィール、ガイド、１つまたはそれ以上のロボット等の、ウエハの取扱い用および操作用のデバイスが含まれる。例えば、１９９６年８月２９日付けの米国特許出願第０８／７０５，１１５号「A Containment Apparatus（閉じ込め装置）」、１９９６年８月２９日付けの米国特許出願第０８／７０５，１６２号「A Roller Positioning Apparatus（ローラ位置決め装置）」、および１９９６年８月２９日付けの米国特許出願第０８／７０５，１６１号「A Brush Assembly Apparatus（ブラシアセンブリ装置）」を参照にすると良い。これらの特許出願は、全て本発明の法人譲受人に譲渡されており、本明細書において参照するものとする。
【００１５】
処理ボックスは、複数の処理ステーションを有したウエハ処理システムに組み込んでも良い。例えば、ウエハ処理システムは、基板を洗浄する（例えばスクラブする）および／またはバフ研磨するための１つまたはそれ以上のステーションを有して良い。以下の実施形態では、ウエハをブラシスクラブすることによって洗浄を行なうが、スクラブ以外のウエハ洗浄技術を１つまたはそれ以上の処理ステーションで利用しても良いことに留意されたい。
【００１６】
以下では、ウエハのスクラブに関連して実施形態の説明を行なうが、あらゆる類似の形状すなわち一般に使用されるあらゆる基板を処理しても良いことを理解する必要がある。さらに、ここで言うウエハまたは基板が、ドーピングされたもしくはドーピングされていない剥き出しまたは純粋な半導体基板か、エピタキシャル層を備えた半導体基板か、任意の処理段階において１つもしくはそれ以上のデバイス層を組み込まれた半導体基板か、またはＳＯＩ（Semiconductor-On-Insulator）デバイスを有した基板やフラットパネルディスプレイ、ハードディスク、マルチチップモジュール等の他の装置およびデバイスを処理するための基板等の、１つもしくは複数の半導体層が組み込まれた他のタイプの基板を含んでも良い。
【００１７】
ある実施形態では、ブラシアセンブリの一端に加えられる圧力の大きさが、同ブラシアセンブリの反対側のもう一端に加えられる圧力の２〜４倍である。ブラシ／パッドアセンブリの一端に加える圧力を増加させると、ローラのみによる回転と比べてウエハの回転が減速するまたは逆転する。回転が減速すると、ローラとウエハのエッジ／ベベルの旋回速度に差が生じるので、ローラのパッドによるウエハのエッジ／ベベルの処理（例えば洗浄）が行なわれる。ある実施形態では、回転の逆転によってウエハとローラの回転方向が逆になるので、ローラのパッドによるウエハのエッジ／ベベルの処理が行なわれる。
【００１８】
＜代表的なシステム＞
図２は、両面ウエハ処理システムの１実施形態を示した概念図である。図示するシステムは、複数のステーションを備えており、各ステーションは、ウエハのバフ研磨処理および洗浄処理における１つまたはそれ以上の工程を模式的に表している。これらのステーションは、上記処理の工程の１つを完了させるハードウェアおよびソフトウェアを含むこともできる。この処理は、システムによってウエハに施される工程を含む。
【００１９】
ある実施形態では、システムが複数のウエハを同時に処理することができる。すなわち、ある時点における各ステーションでは、１つまたはそれ以上のウエハの処理が行なわれている（パイプライン処理）。ある実施形態では、システムによって酸性（低ｐＨ）の洗浄処理がウエハに施される。洗浄処理は、フッ化水素酸（ＨＦ）または標準洗浄１（ＳＣ２）による洗浄処理であっても良い。酸による腐食効果に抵抗するため、システムのうちプラスチックからなる構成要素を、ＰＥＴ、アセタール（ＤＥＬＲＩＮ）、テフロン（登録商標）、ポリプロピレン（ポリプロ）、ポリウレタン等の材料で構成し、金属からなる構成要素を、例えばハステロイ（Hastelloy）Ｃ２７６等のステンレス鋼で構成しても良い。ここで、他の洗浄処理またはバフ研磨処理をこのシステムに適用しても良いことに注意が必要である。
【００２０】
ここで、処理ボックス上で作動するブラシアセンブリによって、処理中における脱イオン（ＤＩ）水の使用が促進されることに注意が必要である。ある実施形態での処理ボックスは、様々な化学剤をフルに駆使することができる。例えば、フッ化水素（ＨＦ）酸を処理ボックス内で駆使しても良い。重要なのは、処理ボックスが、ポリシャに、同様の圧力を加えるとともに、洗浄用のあらゆる化学剤を処理することもできるという点である。
【００２１】
スクラバの一端に汚れたウエハをロードし、同スクラバの反対側のもう一端からきれいなウエハをアンロードする。ロードステーション１１０（インプットステーションとしても知られる）では、オペレータによってシステムにカセット１８０がロードされる。カセット１８０には、搬送ベルト１１５上をロードステーション１１０からステーション１２０へと移動される一定数の汚れたウエハが含まれる。搬送ベルト１１５は、ＤＣモータ１９３によって移動させられる。ウエハ１０１は、カセット１８０から自動的に取り除かれて搬送ベルト１１５上に置かれる汚れたウエハを表す。
【００２２】
洗浄処理の一部として、ステーション１２０では、汚れたウエハ１０２をブラシおよびスプレ（図２では未図示の水噴射）することによって、そのウエハ１０２からいくらかの微粒子を除去する。ブラシ１２１は、汚れたウエハ１０２の両面を同時にスクラブする。上方のブラシの位置は、ステッピングモータ（図２では未図示）によって制御される。ローラ１９０は、汚れたウエハ１０２を回転させる。上方のブラシの高さは、ステッピングモータ（未図示だが以下で詳述する）によって制御される。ローラ１９０は、ウエハ１０２を回転させる。ステーション１２０は、複数のローラを含むことができる。
【００２３】
ある実施形態では、ウエハのエッジ／ベベル領域がローラ１９０によって洗浄される。ウエハ１０２は、ブラシ／パッドアセンブリの両端に大きさの等しい圧力を所定期間加えることによって洗浄される。ブラシ／パッドアセンブリの両端に異なる圧力を加えることによって、ウエハ１０２の回転は減速または逆転する（例えば、ローラ１９０がウエハ１０２を回転させる場合と反対の方向に回転させる）。ローラ１９０（後ほど詳述する）内のパッドと組み合わせて回転を減速または逆転させることによって、ウエハ１０２のエッジが洗浄される。ブラシ／パッドアセンブリに不均一な圧力を加えることによって行なわれるエッジの洗浄は、ブラシ／パッドアセンブリに均一な圧力を加えて行なわれるウエハの上面および底面の洗浄前または洗浄後に行なえば良い。
【００２４】
一度洗浄されたウエハは、次いで、第２のＤＣモータ（図２では未図示）によって制御される搬送ベルト１１６によって、ステーション１３０に移動させられる。ステーション１３０では、一度ブラシされたウエハ１０３をブラシおよびスプレ（図２では未図示の水噴射）することによって、ウエハ１０３からさらに微粒子を除去する。ブラシ１３１は、一度ブラシされたウエハ１０３の両面をスクラブする。ブラシ１３１の上方のブラシは、ステッピングモータ１９１によって制御される。ステーション１３０では、ステーション１２０でのエッジの洗浄に加えてまたはその代わりにエッジ洗浄を行なうことができる。ステーション１３０でエッジ洗浄を行なうためには、１つまたはそれ以上のローラをステーション１３０に追加する必要がある。
【００２５】
スピン＆乾燥ステーション１４０では、ウエハ１０３等のウエハをすすぎ、スピンさせ、乾燥させる。ウエハ１０４は、スピン＆乾燥ステーション１４０で処理されているウエハを表す。ステーション１４０でのウエハは既に洗浄されている。ウエハの種類によっては、ロードステーション１１０、ステーション１２０、ステーション１３０を通して濡れていなければならないものもある。このようなウエハの場合は、ブラシおよびすすぎの終了後に初めてスピンおよび乾燥を施すことができる。スピンおよび乾燥されたウエハは、次いで、アウトプットステーション１５０に移動させられる。
【００２６】
アウトプットステーション１５０では、きれいなウエハがカセット１８１に入れられる。ウエハ１０５は、カセット１０１に入れられるきれいなウエハを表す。カセット１８１がきれいなウエハで一杯になったらオペレータによって取り外し、洗浄処理を完了する。
【００２７】
制御システムハウジング１７０は、システム用制御システムの多数の構成成分を収容している。制御システムハウジング１７０は、ボード１７２を有したケージ１７１を含む。ボード１７２によって、システム全体を制御することができる。ボード１７２は、１つまたはそれ以上のプロセッサと、１つまたはそれ以上の物理的パッケージ内に実装されたメモリとを含むのが通常である。ケージ１７１は、ボード１７２およびケージ１７１内の他のボード（例えば、センサーインプットボード、オペレータディスプレイ１６０用のビデオカード、ホストボード１７２からコントロールシステムの他の部分への信号通信のためのボード等）を支えている。
【００２８】
図３は、ブラシボックス１０５の１実施形態の側面図である。ブラシボックス１０５は、以下で詳述するように、ウエハの両面を同時にスクラブするためのスクラブブラシ２１１，２１２と、ブラシピボット点２１３をともなったブラシ駆動メカニズム２１４と、を備えたブラシアセンブリ２１０を含む状態で示されている。ブラシ駆動メカニズム２１４は、ブラシ２１１を駆動するために結合されており、やはり以下で詳述することにする。
【００２９】
図４Ａ，４Ｂは、ブラシアセンブリの上方ブラシアセンブリと下方ブラシアセンブリとをそれぞれ示した透視図である。図４Ｃは、回転アームとドライブへのその結合との１実施形態を示した図である。図５における表示５Ａ〜５Ｄは、上方および下方のブラシアセンブリをそれぞれ示した上面図と、上方および下方のブラシアセンブリをそれぞれ示した断面図である。ブラシボックスおよびブラシアセンブリの１実施形態のさらなる情報に関しては、１９９８年９月１５日付けの米国特許第５，８０６，１２６号「Method and Apparatus for Chemical Delivery Through the Brush（ブラシから化学剤を吐出させるための方法および装置）」を参照にすると良い。この特許出願は、本発明の法人譲受人に譲渡されており、本明細書において参照するものとする。ここで、実際のブラシ自体（駆動メカニズムと切り離してみると）は当該分野において既知であることに注意が必要である。図４Ａ，４Ｂおよび図５の５Ａ〜５Ｂではブラシを取り上げて説明しているが、スクラブまたは他の処理（例えばバフ研磨）用のパッドに適応してアセンブリを構成しても良い。これらのブラシには、ウエハの洗浄を促進するための複数の突起（未図示）が含まれる。
【００３０】
実施形態の一つでは、上方および下方のブラシからブラシのコアに向かって液体が供給され、ブラシの表面を通してブラシの外側に拡散される。 このようなブラシおよび液体吐出システムに関しては、ここでは詳述しない。代表的なブラシおよびブラシを介した液体吐出システムのさらなる情報に関しては、１９９８年９月１５日付けの米国特許第５，８０６，１２６号「Method and Apparatus for Chemical Delivery Through the Brush（ブラシを介して化学剤を吐出するための方法および装置）」を参照すると良い。この特許は、本発明の法人譲受人に譲渡されており、本明細書において参照するものとする。
【００３１】
図４Ａ，４Ｂおよび図５の５Ａ〜５Ｄでは、各ブラシコアを、パッドローラアセンブリまたはウエハのバフ研磨用の他の適切な材料で置き換えても良い。この方法では、各ブラシアセンブリを、ウエハの一面またはそれ以上の面をバフ研磨するバフ研磨アセンブリとして構成しても良い。ただし、この場合は、バフ研磨パッドローラアセンブリが、ブラシのように、そのコアからパッドの外面へとパッドの表面を介して液体を吐出するように設計されていることに注意が必要である。
【００３２】
ブラシの材料としては、ＰＶＡまたはポリウレタンタイプの材料を使用して良い。上方および下方のブラシは、同じ材料で構成されても異なる材料で構成されても良い。別の実施形態では、ＰＶＡまたはポリウレタンタイプの材料の上に研磨用パッドを組み合わせた材料を使用しても良い。ブラシの形状は円筒状でも良く、この場合のブラシはフラットＰＶＡブラシである。別の実施形態では、フラットＰＶＡブラシを柔らかい研磨用パッドで包んでも良い。
【００３３】
ある実施形態では、ブラシとウエハの間に生じる接触領域が、様々な技術による材料を選択することによって調整される。接触領域および加えられる圧力は、ブラシコアの位置および材料の圧縮性によって決定される。したがって、同一のブラシコアに対して特定の圧縮性を有したブラシまたはパッドを選択することによって接触領域を変化させることが可能である。
【００３４】
ブラシコア３０１をウエハに作用させるブラシ位置決め装置を制御することによって、ブラシコア３０１を様々な圧力でウエハに作用させることが可能である。すなわち、ブラシは物理的に取り付けられているので、物理的に移動させる（押し下げる）ことが可能である。ステッピングモータからの強い力で回転アーム３３１，３０２の端部を押し上げることによって、ブラシコア３０１を、より大きい圧力でウエハに作用させることができる。
【００３５】
マイクロステッピングによるブラシの移動は、従来技術による移動よりも大きい。図示するように、加えられる圧力は従来技術による圧力より大きく、その４〜５倍の大きさに達する場合もある。加えられる圧力が増加すると、ウエハに埋め込まれた微粒子をスクラブ中に除去することが可能になる。圧力を増加させた状態でＨＦベースの処理を使用すれば、全体的に改善された洗浄処理を行なうことができる。
【００３６】
ウエハのエッジを洗浄する場合は、回転アーム３３１，３０２の一方に結合されたステッピングモータの方が、もう一方の回転アームに結合されたステッピングモータよりも大きい圧力を加える。例えば、ステッピングモータの１つを、対応する回転アームをもう一方の回転アームよりも１〜３ｍｍ高くに保持するように、あるいは、ローラによる駆動とは反対の方向にウエハを回転させるのに十分な圧力を加えるように、構成することができる。
【００３７】
別の実施形態では、下方のブラシアセンブリ３５０が、下方のブラシアセンブリの移動を可能にするおよび／またはウエハ底部への加圧を可能にするための回転アームを備える。このような実施形態では、上方のブラシアセンブリ３００に関して上述したように、不均一な圧力を加えることができる。したがって、上部から、底部から、またはこれらを何らかの形で組み合わせた方向から圧力を加えることができる。
【００３８】
図６は、パッドをともなったローラの１実施形態を示した図である。図中には、代表的なウエハ６０２も示されている。ある実施形態でのパッド６０１は、米国デラウェア州ニューワーク市所在のロデルによって製造されたＳｕｂａＩＶパッドである。ＩＣ１０００、ｓｕｂａ５００、ｐｏｌｉｔｅｘ（いずれもロデルによる製品）等の他のパッドを使用することもできる。
【００３９】
ここで、パッド６０１の厚さおよび面の肌を変化させることによって、洗浄作用を向上させ、および／またはひいては最大化させることが可能である点に注意する必要がある。例えば、上方および下方のブラシでは洗浄できないベベル領域をウエハが有さない場合は、パッドの形状を、エッジのみから微粒子を除去するように構成しても良い。
【００４０】
さらなる情報に関しては、１９９９年１月１９日付けの米国特許第５，８６１，０６６号「Method and Apparatus For Cleaning Edges of Contaminated Substrates（汚染された基板のエッジを洗浄するための方法および装置）」を参照すると良い。この特許は、本発明の法人譲受人に譲渡されており、本明細書において参照するものとする。
【００４１】
図７Ａ〜７Ｃは、上方および／または下方ブラシアセンブリによる不均一な圧力を使用して基板のエッジを洗浄するための様々な加圧
スキームを示した図である。図７Ａ〜７Ｃは、上方および下方のブラシアセンブリによって不均一な圧力をウエハに加える多数の実施形態のうちの３つを示している。本発明は、図示される３つの実施形態に厳密に限定されることはない。
【００４２】
図７Ａは、上方のブラシアセンブリ７２０によって不均一な圧力をウエハ７１０に加える１実施形態を示している。図７Ａによると、下方のブラシアセンブリ７１５は、ウエハ７１０を支える役割を果たしている。ある実施形態では、ウエハの両面処理を行なうために、上方のブラシアセンブリ７２０および下方のブラシアセンブリ７１５の両方がブラシを備えている。
【００４３】
ウエハ７１０は、ローラ７０５によって回転される。ある実施形態では、ローラ７０５が、ウエハ７１０のエッジを洗浄するためのパッドを図６のローラに類似した形で備えている。あるいは、ローラ７０５にエッジ洗浄用のパッドを設けず、上方のブラシアセンブリ７２０でウエハ７１０のエッジを洗浄しても良い。図７Ａの実施形態では１つのローラを使用した場合を説明しているが、複数のローラを使用し、そのうち１つまたはそれ以上のローラがウエハ７１０のエッジ洗浄用のパッドを有することもできる。
【００４４】
圧力ベクトル７３０，７３５は、上方のブラシアセンブリ７２０によって加えられる圧力を示す。ベクトル７３０，７３５の長さは、上方のブラシアセンブリ７２０のそれぞれの端部に加えられる圧力の大きさを示す。ある実施形態では、圧力ベクトル７３５が圧力ベクトル７３０の２倍であり、これは、上方のブラシアセンブリ７２０の一端に加えられる圧力が、上方のブラシアセンブリ７２０の反対側のもう一端に加えられる圧力の２倍の大きさであることを意味する。
【００４５】
別の実施形態では、圧力ベクトル７３５が圧力７３０（図７Ａでは未図示）の４倍であり、これは、上方のブラシアセンブリ７２０の一端に加えられる圧力が、上方のブラシアセンブリ７２０の反対側のもう一端に加えられる圧力の４倍の大きさであることを意味する。上方のブラシアセンブリ７２０の両端に加えられる圧力の比として、異なる値を使用することも当然可能である。
【００４６】
ある実施形態では、図４Ａ，４Ｃの実施形態のような方法を使用し、上方のブラシアセンブリ７２０上の回転アームをステッピングモータで上昇および下降させることによって、加圧される。例えば、上方のブラシアセンブリ７２０の一端に接続されたステッピングモータは、それに接続された回転アームを第１の所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ７１０に第１の圧力を加えることができる。そして、上方のブラシアセンブリ７２０の反対側のもう一端に接続されたステッピングモータは、上方のブラシアセンブリ７２０を第２の所定の位置まで移動させることによって、第２の圧力をウエハ７１０に加え、ウエハ７１０の表面に不均一な圧力を作用させることができる。
【００４７】
ある実施形態では、上方のブラシアセンブリ７２０に加えられる圧力が、ウエハ７１０を、ローラ７０５のみによる回転と逆の方向に回転させる。圧力ベクトル７３５によって示される大きい圧力は、ウエハ７１０を捉えて回転を逆転させるのに十分な大きさである。回転が逆転すると、ウエハ７１０のエッジがローラ７０５（図７Ａでは未図示）のパッドによって洗浄される。
【００４８】
別の実施形態では、圧力ベクトル７３５で示される圧力が、ウエハ７１０の回転を、ローラ７０５のみによる回転よりも減速させる。ウエハ７１０とローラ７０５の旋回速度の差によって、ローラ７０５のパッドによるウエハ７１０のエッジの洗浄が行なわれる。
【００４９】
図７Ｂは、上方のブラシアセンブリ７４５と下方のブラシアセンブリ７５０の両方によって不均一な圧力をウエハ７４０に加える１実施形態を示している。このような実施形態における下方のブラシアセンブリ７５０は、ウエハ７４０に圧力を加えるとともに、ウエハ７４０を支える役割を果たす。ウエハ７４０は、ウエハ７４０のエッジ洗浄用のパッド（図７Ｂでは未図示）を含みえるローラ７６５によって回転される。
【００５０】
ある実施形態では、圧力ベクトル７５５，７６０によって示されるように、上方のブラシアセンブリ７４５の一端に加えられる圧力の大きさと、下方のブラシアセンブリ７５０の反対側の一端に加えられる圧力の大きさとが等しい。もちろん、上方のブラシアセンブリ７４５によって加えられる圧力の大きさは、下方のブラシアセンブリ７５０によって加えられる圧力の大きさと、必ずしも等しい必要はない。
【００５１】
上方のブラシアセンブリ７４５と下方のブラシアセンブリ７５０の両方から圧力を加えるために、これらのブラシアセンブリを、ともに図４Ａのブラシアセンブリのように移動可能に構成する。ある実施形態では、上方のブラシアセンブリ７４５は図４Ａのブラシアセンブリと類似のブラシアセンブリであり、下方のブラシアセンブリ７５０は、ウエハ７４０の底面に圧力を加えるための回転アームを１つだけ有する。
【００５２】
上方のブラシアセンブリ７４５および下方のブラシアセンブリ７５０の回転アームは、回転アームを移動させるステッピングモータに接続されており、そうしてウエハ７４０に圧力を加える。
【００５３】
図７Ｃは、下方のブラシアセンブリ７８０によって不均一な圧力をウエハ７７０に加えるための１実施形態を示している。ウエハ７７０は、ウエハ７７０のエッジ洗浄用のパッド（図７Ｃでは未図示）を含みえるローラ７７５によって回転される。
【００５４】
ある実施形態では、上方のブラシアセンブリ７８５が固定されており、下方のブラシアセンブリ７８０によってウエハ７７０に不均一な圧力を加える際の面として使用される。上方のブラシアセンブリ７８５は、あるいは移動可能であっても良いが、ウエハ７７０に接する面全体に均一な圧力を加えるように構成される。
【００５５】
ある実施形態では、下方のブラシアセンブリ７８０に、ステッピングモータに接続された回転アームを２本設けることによって、ウエハ７７０の底面に圧力を加える。ある実施形態では、圧力ベクトル７９０，７９５で示される圧力が加えられる。圧力ベクトル７９０，７９５の圧力の比としては、あらゆる値を提供することができる。
【００５６】
以上の説明を読むことによって、本発明の数々の変更態様が当業者に明らかになることは疑いないが、例示の形で図示および説明された上記の各実施形態が、本発明の範囲を限定することを意図しないことを理解する必要がある。したがって、様々な実施形態に関する詳細によって、本発明の実現に不可欠とみなされる特徴のみを記載した特許請求の範囲の範囲が限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の両面ウエハ処理システムの概略図である。
【図２】  代表的な処理システムを示した構成図である。
【図３】  ブラシボックスの１実施形態およびブラシボックス閉じ込め装置の一部分を示した側面図である。
【図４Ａ】  本発明による上方ブラシアセンブリの１実施形態を示した透視図である。
【図４Ｂ】  本発明による下方ブラシアセンブリの１実施形態を示した透視図である。
【図４Ｃ】  回転アームおよびドライブへの取り付けのためのその結合の１実施形態を示した図である。
【図５】  上方および下方のブラシアセンブリの実施形態としてそれぞれの上面と、上方および下方のブラシアセンブリのそれぞれ断面とを示す説明図である。
【図６】  基板のエッジの処理に使用されるパッドとローラの組み合わせを示した側面図である。
【図７Ａ】  上方および／または下方ブラシアセンブリによる不均一な圧力を使用して基板のエッジを処理するための加圧スキームの一例を示した説明図である。
【図７Ｂ】  同じく加圧スキームの他の例を示した説明図である。
【図７Ｃ】  同じく加圧スキームの他の例を示した説明図である。
【符号の説明】
１０…ウエハ
２０…ブラシ
３０…ローラ
４０…モータ
１０１…ウエハ
１０２…汚れたウエハ
１０３…一度ブラシされたウエハ
１０４…１４０で処理されるウエハ
１０５…きれいなウエハ
１１０…ロードステーション
１１５…搬送ベルト
１１６…搬送ベルト
１２０…ステーション
１２１…ブラシ
１３０…ステーション
１４０…スピン＆乾燥ステーション
１５０…アウトプットステーション
１６０…オペレータディスプレイ
１７０…制御システムハウジング
１７１…ケージ
１７２…ボード
１８０…カセット
１８１…カセット
１９０…ローラ
１９１…ステッピングモータ
１９３…ＤＣモータ
１０５…ブラシボックス
２１１，２１２…ブラシ
２１３…ブラシピボット点
２１４…ブラシ駆動メカニズム
３００…上方のブラシアセンブリ
３０１…ブラシコア
３０２，３３１…回転アーム
３５０…下方のブラシアセンブリ
６０１…パッド
６０２…代表的なウエハ
７０５…ローラ
７１０…ウエハ
７１５…下方のブラシアセンブリ
７２０…上方のブラシアセンブリ
７３０，７３５…圧力ベクトル
７４０…ウエハ
７４５…上方のブラシアセンブリ
７５０…下方のブラシアセンブリ
７５５，７６０…圧力ベクトル
７６５…ローラ
７７０…ウエハ
７７５…ローラ
７８０…下方のブラシアセンブリ
７８５…上方のブラシアセンブリ
７９０，７９５…圧力ベクトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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