JP2002141323A - ウェハクリーニング装置 - Google Patents

ウェハクリーニング装置

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JP2002141323A JP2001269433A JP2001269433A JP2002141323A JP 2002141323 A JP2002141323 A JP 2002141323A JP 2001269433 A JP2001269433 A JP 2001269433A JP 2001269433 A JP2001269433 A JP 2001269433A JP 2002141323 A JP2002141323 A JP 2002141323A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 ウェハ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、スポンジ１，２が、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の各面
と接触して配置されており、スポンジ１，２をウェハ３
に対して押圧するためのスポンジ位置決め装置１３と、
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、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、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
れている。

Description

【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１
１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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァルター グラースハウザー アメリカ合衆国 ニューヨーク ポークキ ープシー ヴァルキル ドライヴ 29 (72)発明者 ルッツ タイヒグレーバー ドイツ連邦共和国 モーリッツブルク シ ュロスアレー 24アー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
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