JP4003837B2 - トレッドを備えたローラおよびそれを含むシステム - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、半導体ウエハ処理に関し、より詳細には半導体ウエハの洗浄プロセスに関する。
発明の背景
半導体デバイスの製造では、半導体ウエハの表面を清浄してウエハの異物を除去しなければならない。除去されない場合、ウエハ異物がデバイスの性能特性に影響を与え、通常より早くデバイス障害を生じさせる可能性がある。
ウエハ異物を除去するために使用される１つのシステムは、一般にスクラバ洗浄装置と呼ばれる。少なくとも１つのタイプのスクラバ洗浄装置では、ブラシによって半導体ウエハが両面同時に擦られて洗浄される。ウエハがブラシによって両面同時に擦られている間、ウエハは所定の位置に保持され、ウエハの表面全体が洗浄されるように回転される。このためにローラが使用される。
スクラバ洗浄装置は通常、コンベヤ型機構と、ローラと、ブラシとを含む。一般に、ウエハはコンベヤ機構上に平らに置かれ、コンベヤ機構がウエハをブラシの中に移動させる。スクラバ洗浄中、ウエハはコンベヤ機構、ブラシ、ローラ、またはそれらの組合せによって支持（または水平に保持）される。１つの従来技術型のスクラバ洗浄装置では、ウエハがブラシによって擦られるとき、ウエハ表面全体を洗浄することができるようにローラがウエハを回転させる。ローラ自体は、モータによってその中心軸を中心に回転する。ローラの縁部がウエハの外縁部に接触すると、ローラの回転運動がウエハに伝えられる。
第１図に、従来技術のローラを示す。第１図を参照すると、ローラ１００の上表面１１０と下表面１２０はほぼ平坦であり、ローラ１００の外縁１３０はわずかに凹面状にくぼんでいる（凹面外縁部）。第１図に示すように、ローラ１００の凹面外縁部はウエハ１５０の外縁部に接触する。ローラ１００とウエハ１５０が互いに接触すると、両方の縁部間に摩擦が生じ、その結果、ローラ１００の回転によってウエハ１５０が回転する。第１図に示すように、ウエハ１５０とローラ１００とは本質的に一点接触である。
この従来技術のローラの１つの問題点は、ローラ／ウエハ接触点が不十分なために、ウエハがなかなか回転しない、すなわち回転し損なうことである。スクラバ洗浄操作中にウエハが回転し損なった場合、ウエハに擦られない部分が生じ、それによってウエハが所望の水準まで洗浄されなくなる。発生する可能性のあるもう１つの問題は、システムが平板を次の操作のための所定位置まで回転させるのにローラに依存する場合、ウエハ平板が誤った場所に配置される可能性があることである。たとえば、スクラバ洗浄操作の後、ウエハは次に、その縁部によって支持されるスピン乾燥操作に進む。その場合、ウエハ平板の配置誤りがあった場合、ウエハが正しく保持されないことがある。
第２図に、不十分な接触を補償する他の従来技術のローラを示す。第２図を参照すると、ローラ２００は、ほぼ平坦な上面および下面（２０１、２０２）と、わずかにくぼんだ部分２０３および２０４と、内溝（溝）２１０とを含む。ウエハ２５０などのウエハは、ブラシ間で洗浄されているとき、前方に押され、溝２１０がウエハ２５０を挟む点までローラ２００の溝２１０の中へ挿入され、それによって接触が強化され、したがって、ローラ２００とウエハ２５０の縁部との間の摩擦が大きくなる。したがって、ローラ２００を回転させると、摩擦によってウエハ２５０が回転する。
しかし、従来技術のローラはウエハを挟む機構は備えているが、それでも、洗浄プロセスで水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）などの洗浄溶液および／または水を使用した場合、ウエハとローラの間のすべりが生じる。ＮＨ₄ＯＨまたはその他の洗浄溶液は、ウエハの外縁部とローラの外縁部との間の潤滑剤として作用し、それによって、接触時に両縁部間の摩擦が小さくなり、すべりを起こす。洗浄プロセスで溶液を使用した場合にウエハとローラとの間に発生する可能性のあるすべりを減らすことが望ましい。
トレッドがあれば、ウエハとローラとの間の接触をよくすることができ、溝を通して液体を排出することができる。（これは、液体の流れと同じくらい重要である。）
ウエハの両面を同時にスクラバ洗浄するときに起こるもう１つの問題は、ブラシとウエハとの間の接触点が垂直方向に位置合わせされない場合があることである。スクラバ洗浄プロセス中、ブラシが当てられることによってウエハの接触点に圧力が加えられる。これらの接触点が垂直方向に位置合わせされない場合、一方または両方のブラシによってウエハに加えられる圧力により、ウエハがその水平位置から傾く可能性がある。このウエハの傾斜によって、ウエハがローラから外れ、ローラを越えて飛び出すことさえある。スクラバ洗浄プロセス中に、ブラシとウエハとの間の接触点が垂直に位置合わせされない場合、ウエハとローラとの接触を維持することが望ましい。
特に洗浄溶液を使用する場合に、すべりを少なくするかまったくなくしてスクラバ洗浄装置内でウエハを回転させる方法および装置が必要である。
発明の概要
本発明では、隣接している第１および第２の側面部分を有し、その間に溝を備えるローラについて記載する。溝と、少なくとも一方の側面部分の外縁部との間に延びるトレッドを使用して、溶液を溝から排出する。
一実施態様では、ローラは基板と接触する溝と、その溝から溶液を排出する１つまたは複数のトレッドとを有し、それによって基板とローラとの間の接触が向上し、基板への回転運動の伝達が容易になるように保証される。
一実施態様では、両方の側面部分は、溝から外縁部に向かって直径が大きくなる中心軸を中心にした円錐形である。一方の側面部分の外縁部は、他方の側面部分の外縁部よりも直径が大きい。
本発明のその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、図面、および請求項を参照すれば明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
本発明は、以下の詳細な説明と本発明の様々な実施形態を示す添付図面を参照すればよりよく理解できよう。しかし、これらは本発明をこれらの特定の実施形態に限定するものとみなすべきではなく、説明と理解のために示すにすぎない。
第１図は、従来技術のローラを示す側断面図である。
第２図は、他の従来技術のローラを示す側断面図である。
第３Ａ図は、本発明のローラの一実施形態を示す側断面図である。
第３Ｂ図は、本発明のローラの一実施形態を示す図である。
第４Ａ図は、本発明のローラの他の実施形態を示す側断面図である。
第４Ｂ図は、ローラの一側面上に延長部分を有する本発明のローラの一実施形態を示す図である。
第５Ａ図は、ローラの１つに組み込まれた本発明のサイド・ブラシ機構の一実施形態を示す図である。
第５Ｂ図は、ローラ位置決め装置の一実施形態を示す図である。
第６図は、本発明の両面スクラバ洗浄システムの一実施形態を示す図である。
詳細な説明
処理システムで使用するローラを開示する。以下の説明では、本発明を十分に理解できるように、特定の材料、構成、寸法など多くの特定の詳細を記載する。しかし、当業者なら、本発明を実施するのにこれらの特定の詳細を使用する必要はないことがわかるであろう。他の場合には、本発明が不明瞭にならないように、周知の材料または方法については詳述していない。
第３Ａ図に、本発明のローラの一実施形態を示す。第３Ａ図を参照すると、ローラ３００は、隣接している側面部分と、溝３０３で交わる上部３０１と下部３０２とを含む。上部３０１は、下部３０２と対称にすることができる。その場合、溝３０３はローラ３００の中央にある。他の実施形態では、溝３０３はローラ３００の中央にはなく、上部３０１と下部３０２は対称ではない。一実施形態では、溝３０３は基板の縁部の厚さとほぼ等しい開口部を有する。ローラ３００は中心軸を中心に回転すると、基板と溝３０３との間の接触点を介して基板に回転運動を伝える。
溝３０３からローラ３００の上部３０１および下部３０２の外縁部までトレッド３０４が延びている。このトレッドは、ローラの縁部との接触も向上させることができる。ローラが基板の縁部をつかむように溝とトレッドによってローラはたわむことができる。トレッド３０４は、溝３０３から溶液を排出するように機能する。「溶液」という用語は包括的な意味で用い、あらゆるタイプの液体、流体、潤滑剤、またはその他の非固体、非気体物質を含む。このような溶液は、一般に、基板および／またはローラ３００の一部の洗浄溶液として使用することができる。ローラ３００が回転すると、溝３０３における基板とローラ３００との間の接触点が基板に回転運動を伝える。回転中、溝３０３内の溶液が溝３０３からローラ３００の外縁部に排出され、そこから溶液が飛び散らされる。本発明は、操作中にこれらの溶液を溝３００から排出することによって、ローラ３００と基板との間の接触を向上させる。
一実施形態では、各トレッドの幅はその深さと同じである。また、一実施形態では、各トレッドの幅はローラの上部から下部までほぼ一定である。一般に、できるだけ多くのトレッドがある方が有利である。しかし、トレッド間の間隔をどの程度にするかは材料および製造プロセスによって決まる。たとえばローラが成形物である場合、トレッドの数を減らす必要がある。また、気泡の存在によってもトレッドの数が制限される。
ローラ３００は、可撓性材料を含む。一般に、ローラの材料は本明細書に記載のようにローラがウエハの縁部を挟むのに十分な柔らかさを有する必要がある。一実施形態では、ローラは成形される。成形プロセスのタイプは、注入成形、射出成形、または加圧成形とすることができる。したがって、本発明のローラは機械加工することができる。しかし、材料は、使用中に過度の粒子を生じさせてはならない。さらに、材料はその形状を保持するのに十分な復原力がなければならない。一実施形態では、ウレタン、たとえば７０デュロメータの未加工ウレタンを使用する。この材料は、本発明の必要を満たすのに十分な柔らかさ、復原力、および低粒子発生率を有することがわかっている。一実施形態では、材料は流し込みプラスチックを含むことができる。一実施形態では、ＨＦ、ＮＨ₄ＯＨ、ＤＩなどの溶液を保持する任意の材料を使用することができる。
第３Ｂ図に、本発明のローラの一実施形態を示す。第３Ｂ図を参照すると、このローラは４．０インチ（１００ｍｍ）、５．０インチ（１２５ｍｍ）、６．０インチ（１５０ｍｍ）、および８．０インチ（２００ｍｍ）のウエハと共に使用することができる。ローラの厚さ（３４７）は、約０．４３３インチ（１１ｍｍ）であり、長さ（３４５）は約１．６２５インチ（４０ｍｍ）である。上部および下部の面厚さ（３４６）は両方とも０．０６２インチ（１．６ｍｍ）である。ローラの直径が溝と表面厚さとの間に延びる角度（３４４）は１５度である。
一実施形態では、溝の外側に開いている部分における厚さは約０．００５〜０．０４０インチ（０．１３〜１．０２ｍｍ）の範囲であり、一般にはウエハの厚さにほぼ等しい（たとえばその２５％以内）。たとえば、一実施形態では、溝の厚さ３５０はウエハの厚さより約０．００５（０．１３ｍｍ）インチ大きくなるように調整される。第３Ｂ図で、寸法３４９で示す溝の中心から溝の縁までの距離は、０．０２０インチ（０．５１ｍｍ）である。第３Ｂ図で、溝の曲率半径（３４８）は約０．００５インチ（０．１３ｍｍ）である。溝の側面の傾斜角度３５０は約２０度である。
ローラは、直径（３４０）０．５４インチ（１３．７ｍｍ）の貫通穴を含む。各トレッドの曲率半径（３４３）は０．００５インチ（０．１３ｍｍ）で、幅（３４１）は０．０８８インチ（２．２４ｍｍ）、角度（３４２）は４０度である。
一実施形態では、溝はウエハを挟むかまたはウエハの縁部とある程度同じ形になる。ウエハの上表面または下表面では溝はウエハを挟まない。ウエハの縁部が溝に入るとき溝の狭い部分で縁部が溝と接触し、ウエハの表面は溝の広い部分の近くかその中にあり、接触がさけられるので、Ｖ字形の溝が有利である。Ｖ字形の溝を例示したが、Ｕ字形の溝、ほぼ正方形の溝、湾曲した壁を持つ溝など他の形状も使用可能であることがわかるであろう。
ローラの上記の各寸法は、単に本発明の一実施形態の一例に過ぎず、単に本発明を例示するためのものであり、限定するものではない。当業者なら、これらの寸法のいずれも、ウエハの直径および厚さに応じて異なることができ、本発明の目的にかなうように調整可能であることがわかるであろう。
本発明のローラは、複数の処理ステーションのある基板処理システムに組み込むことができる。たとえば、基板処理システムは、基板を洗浄するための１つまたは複数のブラシ・ステーションを有する基板スクラバ洗浄システムを含むことができる。濡れたウエハを両面スクラバ洗浄装置内のブラシの間で洗浄する場合、ウエハが前方に押され、ローラ３００の溝３０３に挿入され、それによって溝３０３が基板を挟んで接触が強化され、従ってローラ３００と基板の縁部の摩擦が大きくなる。したがって、ローラ３００を回転させると、摩擦によって基板が回転する。水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）の洗浄溶液、水などを使用した場合、ローラ３００のトレッド３０４が溶液を排出させ、それによってローラ３００と基板との間の摩擦が大きくなり、その結果、基板のすべりが少なくなるかまたはまったくなくなる。
本発明を、ウエハのスクラバ洗浄に関連して説明するが、本発明によって任意の類似の形状、すなわちほぼ平坦な基板を処理することができることがわかるであろう。さらに、ウエハまたは基板への言及には、ドープされているか否かを問わず、ベアまたは純粋な半導体基板、エピタキシャル層を有する半導体基板、処理の任意の段階で１つまたは複数のデバイス層を組み込む半導体基板、セミコンダクタ・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）デバイスを有する基板などの１つまたは複数の半導体層を組み込んだ他のタイプの基板、またはフラット・パネル・ディスプレイ、マルチチップ・モジュールなど他の装置およびデバイスを処理する基板を含めることができることがわかるであろう。
第４Ａ図に、本発明のローラの他の実施形態を示す。第４Ａ図を参照すると、ローラ４００はローラ３（第３図）ときわめてよく類似しているが、ローラ４００の上部４０１（または下部４０２）が下部４０２（または上部４０１）より広がっている点が異なる。言い換えると、上部４０１と下部４０２の両方の円錐形の部分の直径が溝４０３から上部４０１および下部４０２の外縁部に向かって大きくなっているが、上部４０１における円錐状部分の直径は下部４０２における直径よりも大きい。ローラ４００の少なくとも一部、すなわち上部４０１および／または下部４０２のサイズを大きくすることによって、２つのブラシによって基板に加えられる圧力が垂直方向に位置合わせされていない場合にこの延長部分をローラ４００と基板との間の接触を維持するために使用することができる。一実施形態では、上部４０１と下部４０２の両方を延ばして基板がローラ４００の内部領域に接触し続けて外れないように保証される。
延長部分を有する上部４０１の高さは下部４０２の高さの約２倍とすることができる。一実施形態では、ローラ全体の高さが０．６４９インチ（１６．５ｍｍ）で、下部４０２は０．２１６インチ（５．５ｍｍ）で、延長部分を有する上部２０１は約０．４３３インチ（１１．０ｍｍ）である。
第４Ａ図に示すように延長部分の角度φは上部４０１と同じとすることができる。一実施形態では、この角度φは１５度である。他の実施形態では、延長部分の角度φは、上部の角度と同じではない。たとえば、延長部分の角度φは中心線と上部４０１との間の角度φよりも小さくすることができる。
トレッド４０４に関しては、延長部分内および／または延長部分を貫通して続くこともでき、延長部分が始まる箇所で終わることもできる。一実施形態では、延長部分内により少数の長いトレッド／チャネルが形成され、液体の除去を促進する。
第４Ｂ図に、延長部分を有するローラの一実施形態を示す。第４Ｂ図を参照すると、このローラは、４．０インチ（１００ｍｍ）、５．０インチ（１２５ｍｍ）、６０インチ（１５０ｍｍ）、および８．０インチ（２００ｍｍ）のウエハと共に使用することができる。ローラの厚さは約０．６３４インチ（１６ｍｍ）であり、溝の中央からローラの下部までの長さ（４５１）は０．２１７インチ（５．５１ｍｍ）、ローラの上部までの長さ（４６３）は０．４１７インチ（１０．６ｍｍ）である。溝の中央からローラの上部の表面厚みの始まりまでの長さ（４５６）は０．３５５インチ（９．０２ｍｍ）、溝の中央から下部の表面厚みまでの長さ（４５７）は約０．１５４インチ（３．９ｍｍ）である。中心から１つの側面の縁部までの長さ（４５１）は約０．８１３インチ（２０．７ｍｍ）である。中心から各トレッドの最深部までの長さ（４５２）は約０．７０３インチ（１７．９ｍｍ）である。上部および下部の直径が延びる角度（４５４、４５５）は約１５度である。
溝の寸法は第３Ｂ図のものと同じである。しかし、溝の中心と半径（４５９）の中心の間の距離（４５８）は０．２５５インチ（６．５ｍｍ）であり、半径（４５９）は０．１０インチ（２．５ｍｍ）である。トレッドの寸法も第３Ｂ図のものと同じである。ローラの上部に深さ０．２０インチ（５．１ｍｍ）のもう１つの１．０インチ（２５．４ｍｍ）幅の穴（４６０）がある。
ローラの粒子除去の強化および／または駆動摩擦の増大のために、本発明のローラは基板の縁部に沿って洗浄を行うパッドを溝内に含ませることができる。本発明が不明瞭にならないように、このようなパッドは図示していないことに留意されたい。このパッドは、研磨材（たとえばナイロン、ＰＶＡ、ポリウレタンなど）製とすることができる。一実施形態では、パッドは米国デラウェア州ニューアークのＲｏｄｅｌ製のＳｕｂａｌＶパッドを含む。ＩＣ１０００、ｓｕｂａ５００、ｐｏｌｉｔｅｘ（すべてＲｏｄｅｌ製）などの他の研磨パッドも使用可能である。パッドは、洗浄効果の向上および／または最大化のために、異なる厚さおよび表面材質のものとすることができる。また、パッドは、たとえばウエハに上部および下部ブラシによって洗浄することができない傾斜領域がない縁部からのみ粒子を除去する形状とすることもできる。パッドと、基板の縁部／傾斜領域の洗浄におけるその使用の詳細については、本発明の共通譲渡人にその一部が譲渡された、１９９６年５月１日出願の「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｅｄｇｅｓ ｏｆ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」という名称の米国特許出願第０８／６４０４５９号を参照されたい。
第５Ａ図に、スクラバ洗浄システムのブラシ・ステーションの一実施形態を示す。本発明が不明瞭にならないように、ブラシ・ステーションのうち本発明の開示に直接関係のある部分のみが図示されていることに留意されたい。第５Ａ図を参照すると、両面スクラバ洗浄装置のブラシ５２０の間にウエハ５１０が配置されている。モータ５４０が本発明のローラ５３０を回転させる。ローラ５３０がウエハ５１０と接触すると、それらの縁部の間に摩擦が生じる。したがって、ローラ５３０および５３１の回転と生じた摩擦とによって、ウエハ５１０が回転する。ウエハ５１０がブラシ５２０間で回転することによって、ウエハの表面全体の洗浄が可能になる。２つのローラ５３０および５３１は、ウエハがスクラバ洗浄されるときに、２カ所でウエハと接触してウエハを回転させ、ウエハを所定位置に保持する（すなわち前進運動を防止する）。
ローラ５３０および５３１は、スイング・アームによって位置決めされ、スイング・アームは回転すると、ローラをウエハに向かう方向またはウエハから離れる方向に弧状に移動させる。
水噴射機構を使用して、第５Ａ図に示すように、ローラ５３０および５３１とウエハとの間の接触点の箇所またはその付近に水を送る。このような水噴射機構は、水の方向が、ウエハの回転軸およびウエハとローラとの接触点とに位置合わせされた平板から流れるように配置することができる。このような場合、水は、洗浄プロセスによってウエハから除去された粒子を単に運び去るだけであるか、または圧力が十分な場合、それだけで粒子を除去することもできる。水噴射機構は、当技術分野で周知の支持構造体によって所定の位置に保持されることに留意されたい。一実施形態では、水噴射機構はウエハの上方の位置に保持される。このような噴射機構は、生じる流れの速度を増すための先端を細くしたバーブ・カプリングのような単純なものとすることができる。一実施形態では、バーブ・カプリングの口径は１／８インチ〜１／１６インチである。他の実施形態では、噴射機構は扇型のナイフ・エッジ・パターンを生じさせるノズルを含む。水噴射機構は当技術分野で周知である。また、水の代わりに他の化学薬品を噴霧する噴射機構も使用可能であることに留意されたい。
第５Ｂ図に、スクラバ洗浄システムにおいてローラを動かす他の実施形態を示す。本発明が不明瞭にならないように、ブラシ・ステーションのうちの本発明の開示に直接関係のある部分のみが図示されていることに留意されたい。第５Ｂ図を参照すると、２つの異なる位置（Ａ、Ｂ）にある２つのローラ５６１および５６２が図示されている。位置Ａは収容位置にあり、位置Ｂは４インチ・ウエハ位置にある。一実施形態では、ローラ５６１および５６２は４、５、６、８、および１２インチのウエハに対応するように位置決めすることができる。
各ローラ５６１および５６２はそれぞれローラ支持構造体５７１および５７２に結合され、各ローラ支持構造体は２本の軸５６３および５６６に結合されている。一実施形態では、各支持構造体は以下に述べる牽引機構を含む。各支持構造体５７１および５７２は、それぞれのローラに結合され、２つの軸取付機構（軸取付機構５８１、５８２、５８３、５８４）に回転可能に結合された、内部部材または軸を含む。
軸５６３は、中央で結合された二重螺旋親軸を形成する右回りにねじ切りされた軸５６３Ａと左回りにねじ切りされた軸５６３Ｂとを含む。軸５６３は、軸５６３を回転させるモータ・カプリング５６４を介してモータ５６５に結合されている。軸取付機構５８１および５８３は、それぞれ軸５６３Ａおよび５６３Ｂのねじ山に回転可能に結合するねじ山を備える。したがって、本発明は、左右のねじ山を持つねじ切り駆動ロッドを使用してローラを所定位置まで移動させるようになっている。
軸取付機構５８２および５８４において各ローラ５６１および５６２の下端に軸５６６が結合され、軸取付機構５８２および５８４は軸受の使用により軸５６６に沿ってスライドする。一実施形態では、軸５６３は丸形軸であり、軸５６６は角形軸である。
軸５６３が回転すると、ローラ５６１および５６２を含む支持構造体５７１および５７２が軸５６３に沿って移動し、ウエハに対してローラ５６１および５６２の位置合わせを維持する線形ガイドとして機能する軸５６６に沿ってスライドする。一実施形態では、二重螺旋親ねじを時計回りに回転させることによって、支持構造体５７１および５７２とそれに付随するローラが互いに遠ざかる。親ねじを反時計回りに回転させると、支持構造体とそれに付随するローラは互いに近づく。
軸５６６はウエハに対してローラ５６１および５６６の位置合わせを維持するが、軸５６６はモータ５７７およびモータ・カプリング５７４を介して回転し、回転運動をローラに伝える。ローラがウエハと接触すると、それらの縁部間に摩擦が生じる。ローラの回転運動と生じた摩擦とによって、ウエハが回転する。ブラシ間でのこのウエハの回転によって、ウエハの表面全体の洗浄が可能になる。２つのローラは２カ所でウエハと接触し、ウエハがスクラバ洗浄されるときに、ウエハを回転させ、所定の位置に保持する（すなわち前進運動を防止する）。一実施形態では、軸取付機構５８２および５８４は、軸５６６とローラ５６１および５６２との間に結合されてその回転運動を伝える１組のかさ歯車を含む。
軸５６６の一部は軸受を使用してローラ支持構造体に結合され、その軸受は軸５６６が回転しているときに支持構造体が軸５６６に沿ってスライドできるようにすることに留意されたい。
このローラ位置決め機構の詳細については、 年 月 日に本出願と同時に出願され、本発明の共通譲渡人に譲渡された「Ｒｏｌｌｅｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ」という名称の同時係属米国特許出願第 号を参照されたい。
スクラバ洗浄装置の例
第６図に、本発明の一実施形態によって使用することができる両面ウエハ・スクラバ洗浄装置（スクラバ洗浄装置）の概念図を示す。このスクラバ洗浄装置は、いくつかのステーションを有する。これらのステーションはそれぞれ、ウエハ洗浄プロセス中の１つまたは複数のステップを論理的に表す。これらのステーションは、洗浄プロセス中のステップの１つを含むハードウェアおよびソフトウェアも含むことができる。洗浄プロセスは、ウエハに対してスクラバ洗浄装置によって行われるステップを含む。一実施形態では、スクラバ洗浄装置は、一時点で各ステーションにおいて１つまたは複数のウエハを処理して、同時に複数のウエハを処理することができる。
スクラバ洗浄装置の一方の端から汚れたウエハが装填され、スクラバ洗浄装置の他方の端から清浄なウエハが取り出される。
装填ステーション６１０（取入れステーションとも呼ぶ）で、操作者がカセット６８０をスクラバ洗浄装置に装填する。カセット６８０にはいくつかの汚れたウエハが入っている。ウエハは装填ステーション６１０から搬送ベルト１ ６１５で自動的にブラシ１ステーション６２０に移動される。搬送ベルト１ ６１５は、直流モータ６９３によって駆動される。ウエハ６０１は、カセット６８０から自動的に取り出されて搬送ベルト１ ６１５上に置かれる汚れたウエハを示す。
ブラシ１ステーション６２０で、汚れたウエハ６０２がブラシングされ、スプレー洗浄（図示されていない水噴射）され、汚れたウエハ６０２から粒子の一部を除去する。ブラシ６２１は汚れたウエハ６０２の両面を擦る。上部ブラシの高さは、ステップ・モータ（図示せず）によって制御される。ローラ６９０が汚れたウエハ６０２を回転させる。一度ブラシングされたウエハは、次に自動的にブラシ２ステーション６３０に移動される。これは、第２の直流モータ（図示せず）によって制御された搬送ベルト２ ６１６によって行われる。
ブラシ２ステーション６３０で、一度ブラシングされたウエハ６０３がブラシングおよびスプレー洗浄（図示されていない水噴射）され、一度ブラシングされたウエハ６０３から粒子をさらに除去する。ブラシ６３１は、一度ブラシングされたウエハ６０３の両面を擦る。ブラシ６３１のうちの上部ブラシの高さはステップ・モータ６９１によって制御される。図示されていないが、ブラシ２ステーション６３０は、一度ブラシングされたウエハ６０３の縁部と傾斜領域を洗浄するためのブラシ６９０のようなサイド・ブラシも含むことができる。２度ブラシングされたウエハは次に、搬送ベルト３ ６１７によって自動的にスピン乾燥ステーション６４０に移動される。
スピン乾燥ステーション６４０は、ウエハをすすぎ洗浄し、スピンさせて乾燥させる。ウエハ６０４は、スピン乾燥ステーション６０４で処理中のウエハを示す。この時点で、ウエハは洗浄されている。特定の一タイプのウエハの場合、装填ステーション６１０、ブラシ１ステーション６２０、およびブラシ２ステーション６３０中にウエハを濡れた状態に維持しておかなければならないことに留意されたい。このタイプのウエハはブラシングし、すすぎ洗浄した後でなければスピンし、乾燥することができない。スピンされ乾燥されたウエハは次に、取出しステーション６５０に移動される。
取り出しステーション６５０では、清浄なウエハがカセット６８１に入れられる。ウエハ６０５はカセット６８１に入れられる清浄なウエハを示す。カセット６８１が清浄なウエハでいっぱいになると、操作者が取り出すことができる。これで洗浄プロセスは完了する。
制御システム筐体６７０内に、スクラバ洗浄装置の制御システムの中核部を含むいくつかの構成要素が収容されている。制御システム筐体６７０には、ホスト・ボード６７２を有するホスト・ケージ６７１が含まれている。ホスト・ボード６７２はスクラバ洗浄装置全体を制御する。ホスト・ボード６７２は、典型的には１つまたは複数の物理パッケージに実装された１つまたは複数のホスト・プロセッサを含む。ホスト・ケージ６７１は、ホスト・ボード６７２およびホスト・ケージ内のその他のボード（たとえばセンサ入力ボード、オペレータ表示装置６６０用のビデオ・カード、ホスト・ボード６７２から制御システムの残りの部分に信号を伝えるボード）を支持する。
ホスト・ボードは、ホスト・ケージ６７１内の別のボード（通信ボード６７８）を介して、または直接ホスト・ボード６７２に接続するコネクタによって制御ボードの他の部分と通信することができる。制御ボードは、典型的にはプリント回路板上に形成されたモジュラ回路であり、スクラバ洗浄装置内でモータや他の装置を制御する。典型的には、ホスト・ケージからの通信信号は通信ボード６７８を通過する。通信ボードはさらにバス６７７を介して他の装置と通信する。
バス６７７は、容易に拡張可能なモジュラ制御システムをサポートする。第６図のスクラバ洗浄装置では、バス６７７はホスト・ボード６７２と、通信ボード６７８と、ステップ・モータ・バックプレーン６７５と、直流モータ・バックプレーン６７３とをリンクする。バス６７７に接続された様々な装置間でのメッセージは、以下に述べるプロトコルに従って伝達することができる。メッセージは、１点から他の点に伝達される情報のパケットである。
ステップ・モータ・バックプレーン６７５はステップ・モータ制御ボード６７６をサポートする。このステップ・モータ制御ボード６７６は、ステップ・モータ・バス６９２を介してステップ・モータ６９１の動きを制御する。同様に、直流モータ・パックプレーン６７３は直流モータ制御ボード６７４をサポートする。直流モータ制御ボード６７４は、直流モータ・バス６９４を介して直流モータ６９３と直流モータ６９５の動きを制御する。
本発明の一実施形態では、これらの各バックプレーンは最大４個のモータ制御ボードをサポートする。しかし、当業者なら本発明は４個のモータ制御ボードのみをサポートするバックプレーンには限定されないことがわかるであろう。
オペレータ表示装置６６０は、典型的には陰極線管またはフラット・パネル・ディスプレイのようなモニタを含む。一実施形態では、オペレータ表示装置６６０は、操作者がスクラバ洗浄装置制御システムと対話することができるようにするタッチ・センシティブ・スクリーンも含む。
第６図は概念図であることに留意されたい。本発明が不明瞭になり過ぎないよように、いくつかの構成要素は１つの記号で表されている。たとえば、搬送ベルト３ ６１７は、各ベルトが異なる直流モータによって駆動される２本以上の物理的搬送ベルトから成ることができる。
当業者なら、以上の説明を読めば本発明の多くの変形態様および変更が疑いなく明らかになろう。例として示し、説明した様々な実施形態は決して限定的なものを意図したものではないことを理解すべきである。したがって、様々な実施形態の詳細への言及は請求の範囲を限定するものではなく請求の範囲自体は本発明にとって不可欠であるとみなされる特徴のみを記載している。

Claims (19)

1. ウェハを処理するためのシステムであって、
   第１のステーションと、
   第２のステーションとを含み、
   前記第１および第２のステーションのうちの少なくとも一方は、前記ウェハの端部を回転させるためのローラであって、
   前記ウェハの端部を受けるための溝と、
   前記ローラの第１の外縁部であって、前記ローラの溝におよぶ第１の外縁部と、
   前記ローラの溝と前記ローラの第１の外縁部との間に延びる少なくとも１つのトレッドであって、前記ローラが前記ウェハを回転させる際に前記溝から溶液を排出させることができるトレッドとを有するローラとを備える、
   システム。
2. 請求項１に記載のシステムはさらに、前記第１および第２のウェハ処理ステーションの少なくとも一方のウェハ処理ステーションに結合され、前記ウェハ上に溶液ディスペンサをさらに備え、少なくとも１つの前記トレッドは、前記溝から溶液を排出させる複数のトレッドを含むシステム。
3. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記ローラはさらに、
   第２の外縁部と、
   前記溝と前記第２の外縁部との間に延びる少なくとも１つのトレッドとを備え、
   前記第２の外縁部は前記溝位置において前記第１の外縁部と結合されているシステム。
4. 前記ローラは第１の側面部と第２の側面部とを有し、
   前記第１の側面部は中心軸を中心にして回転し、前記溝から前記第１の外縁部にかけて直径が増大する円錐形状を有し、前記第２の側面部は中心軸を中心にして回転し、前記溝から前記第２の外縁部にかけて直径が増大する円錐形状を有する請求項３に記載のシステム。
5. 前記第１の側面部の前記第１の外縁部における直径が、前記第２の側面部の前記第２の外縁部における直径よりも大きい請求項４に記載のシステム。
6. 前記ローラが中心軸を中心に回転し、前記ウェハと前記溝との間の接触を介して前記ウェハに回転運動を伝える請求項１に記載のシステム。
7. 第１および第２のステーションが第１および第２のブラシ・ステーションを含む請求項１に記載のシステム。
8. ローラが可撓性材料を含む請求項１に記載のシステム。
9. 可撓性材料がウレタンを含む請求項８に記載のシステム。
10. 前記溝が前記ウェハの縁部の厚さとほぼ等しい開口部を有する請求項１に記載のシステム。
11. 半導体ウェハを洗浄するためのシステムであって、
    第１のウエハ処理ステーションと、
    前記第１のウエハ処理ステーションに結合された第２のウエハ処理ステーションとを備え、前記第１および第２のウエハ処理ステーションの少なくとも一方のウエハ処理ステーションはウエハを回転させるローラを備え、そのローラは、
    前記ウェハの端部を受けるための溝と、
    前記ローラの第１の外縁部であって、前記ローラの溝におよぶ第１の外縁部と、
    ある幅と深さとを有し、前記溝と前記第１の外縁部との間に延びる第１のトレッドであって、前記ローラが前記ウェハを回転させる際に前記溝から溶液を排出させることができる第１のトレッドと、
    延長縁部と、
    前記第１の外縁部と前記延長縁部との問に延びる延長部とを備えるシステム。
12. 前記溝はＶ字形であり、
    第１の溝側面と、
    前記第１の溝側面と交わり、前記第１の溝側面との交点に頂点を備える溝角度を形成する第２の溝側面とを有する請求項１１に記載のシステム。
13. 前記溝角度が２０度に等しい請求項１２に記載のシステム。
14. 前記第１のトレッドの幅が前記第１のトレッドの深さにほぼ等しい請求項１１に記載のシステム。
15. 前記第１のトレッドの幅が前記溝から前記ローラの前記第１の外縁部までほぼ一定している請求項１４に記載のシステム。
16. 前記第２のトレッドが前記ローラの前記第１の縁部から前記ローラの前記延長縁部まで延び、前記第２のトレッドが前記第１のトレッドよりも長い請求項１５に記載のシステム。
17. 前記第１および第２のウエハ処理ステーションの各ウエハ処理ステーションが前記ウエハを洗浄するブラシ・ステーションを含む請求項１に記載のシステム。
18. 前記第１および第２のウエハ処理ステーションのうちの少なくとも一方のウエハ処理ステーションに結合され、前記ウエハ上に溶液を供給する溶液ディスペンサをさらに含み、少なくとも１つの前記トレッドが溶液を前記溝から排出させる複数のトレッドを含む請求項１１に記載のシステム。
19. 前記第１および第２のウエハ処理ステーションの各ウエハ処理ステーションが前記ウエハを洗浄するブラシ・ステーションを含む請求項１１に記載のシステム。

Images