JP2003510836A - 洗浄工程中における光によるウエハの腐食を低減させる方法およびシステム - Google Patents
洗浄工程中における光によるウエハの腐食を低減させる方法およびシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 洗浄工程中において光によるウエハの腐食を低減させる。
【解決手段】 ウエハの洗浄工程中における光による銅の腐食を低減および排除するための方法およびシステムを提供する。一実施例において、ウエハ洗浄システムのカバー用の複合材料を作成するための方法を提供する。先ず、第１の透明な層を形成する。次いで、第１の透明な層の上に、透明度が可変な層を形成する。そして、透明度が可変な層の第１の部分と第２の部分との間に、電気接続を形成する。次いで、透明度が可変な層の上に、第２の透明な層を形成する。
Description
【０００１】
本発明は、一般に、半導体ウエハの洗浄に関し、特に、半導体デバイスの製造
に使用されるウエハが光によって腐食するのを低減するための技術に関する。
に使用されるウエハが光によって腐食するのを低減するための技術に関する。
【０００２】
半導体チップの製造工程では、化学機械研磨（ＣＭＰ）工程の後に、ウエハの
表面を洗浄する必要があることが知られている。銅（Ｃｕ）のＣＭＰ工程は、微
粒子や金属イオンなどの各種タイプの汚染物質をウエハの表面に残留させる。し
たがって、洗浄の際には、誘電体の電気的特性が劣化するのを回避する必要があ
る。
表面を洗浄する必要があることが知られている。銅（Ｃｕ）のＣＭＰ工程は、微
粒子や金属イオンなどの各種タイプの汚染物質をウエハの表面に残留させる。し
たがって、洗浄の際には、誘電体の電気的特性が劣化するのを回避する必要があ
る。
【０００３】
図１は、ブラシボックス１００を有したウエハ洗浄システムを、説明のみを目
的として簡略化して示した図である。銅のＣＭＰ工程の後は、ウエハ洗浄システ
ムにおけるＨＦ含有の洗浄工程にウエハを通す場合がある。この場合は、ウエハ
をブラシボックス１００に入れ、トップブラシ１０４ａとボトムブラシ１０４ｂ
との間に挿入する。ウエハは、ブラシ１０４および１組のローラ（図示せず）に
よって回転されるので、ブラシ１０４によって、ウエハの上面および底面を適切
に洗浄することが可能である。洗浄工程は、一般に透明なプラスチック材料であ
るブラシボックスカバー１０２を通して覗くことができる。
的として簡略化して示した図である。銅のＣＭＰ工程の後は、ウエハ洗浄システ
ムにおけるＨＦ含有の洗浄工程にウエハを通す場合がある。この場合は、ウエハ
をブラシボックス１００に入れ、トップブラシ１０４ａとボトムブラシ１０４ｂ
との間に挿入する。ウエハは、ブラシ１０４および１組のローラ（図示せず）に
よって回転されるので、ブラシ１０４によって、ウエハの上面および底面を適切
に洗浄することが可能である。洗浄工程は、一般に透明なプラスチック材料であ
るブラシボックスカバー１０２を通して覗くことができる。
【０００４】
図２Ａは、最上層が銅のＣＭＰ工程を経た後における代表的な半導体チップ２
０１を部分的に示した断面図である。不純物の注入、フォトリソグラフィ、およ
びエッチングの標準的な工程を使用して、Ｐ型シリコン基板２００の中に、Ｐ型
トランジスタおよびＮ型トランジスタが作成される。図に示すように、各トラン
ジスタは、適切な井戸内に作成されたゲート、ソース、およびドレインを有する
。Ｐ型トランジスタとＮ型トランジスタとを交互に配したこのパターンは、ＣＭ
ＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）デバイスを形成する。
０１を部分的に示した断面図である。不純物の注入、フォトリソグラフィ、およ
びエッチングの標準的な工程を使用して、Ｐ型シリコン基板２００の中に、Ｐ型
トランジスタおよびＮ型トランジスタが作成される。図に示すように、各トラン
ジスタは、適切な井戸内に作成されたゲート、ソース、およびドレインを有する
。Ｐ型トランジスタとＮ型トランジスタとを交互に配したこのパターンは、ＣＭ
ＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）デバイスを形成する。
【０００５】
先ず、トランジスタおよび基板２００の上に、第１の酸化物層２０２を作成す
る。次に、従来のフォトリソグラフィ、エッチング、およびデポジションの技術
を使用して、タングステンプラグ２１０および銅配線２１２を作成する。タング
ステンプラグ２１０は、銅配線２１２と、トランジスタ上のアクティブ特徴と、
の間に電気接続を提供する。次に、第２の酸化物層２０４を、第１の酸化物層２
０２および銅配線２１２の上に作成する。従来のフォトリソグラフィ、エッチン
グ、およびデポジションの技術を使用して、銅のビア２２０および銅配線２１４
を、第２の酸化物層２０４内に作成する。銅のビア２２０は、第２の層内の銅配
線２１４と、第１の層内の銅配線２１２またはタングステンプラグ２１０と、の
間に電気接続を提供する。
る。次に、従来のフォトリソグラフィ、エッチング、およびデポジションの技術
を使用して、タングステンプラグ２１０および銅配線２１２を作成する。タング
ステンプラグ２１０は、銅配線２１２と、トランジスタ上のアクティブ特徴と、
の間に電気接続を提供する。次に、第２の酸化物層２０４を、第１の酸化物層２
０２および銅配線２１２の上に作成する。従来のフォトリソグラフィ、エッチン
グ、およびデポジションの技術を使用して、銅のビア２２０および銅配線２１４
を、第２の酸化物層２０４内に作成する。銅のビア２２０は、第２の層内の銅配
線２１４と、第１の層内の銅配線２１２またはタングステンプラグ２１０と、の
間に電気接続を提供する。
【０００６】
次いで、ウエハを銅のＣＭＰ工程に通して表面を平坦化し、図２Ａに示すよう
な平らな表面を得る。銅のＣＭＰ工程の後は、図１に関連して上述したように、
ウエハ洗浄システムにおいてウエハを洗浄する。
な平らな表面を得る。銅のＣＭＰ工程の後は、図１に関連して上述したように、
ウエハ洗浄システムにおいてウエハを洗浄する。
【０００７】
図２Ｂは、図１のウエハ洗浄システムにおける洗浄を経た後の図２Ａの従来の
半導体ウエハを、部分的に示した断面図である。図に示すように、最上層上に設
けられた銅配線２１４は、洗浄工程中に光による腐食を受けている。光による腐
食は、一部には、ブラシボックス１００の透明なプラスチックカバー１０２を貫
通する光子によって引き起こされると考えられる。太陽電池として機能し得るＰ
／Ｎ接合部に到達する光子は、クリーンルームの通常の照明から、透明なプラス
チックカバー１０２へと照射される。都合の悪いことに、洗浄工程を見る（つま
りブラシがウエハを適切に洗浄しているか否かを見る）ために必要とされる通常
の量の光でさえ、取り返しのつかないほどの腐食を引き起こす。
半導体ウエハを、部分的に示した断面図である。図に示すように、最上層上に設
けられた銅配線２１４は、洗浄工程中に光による腐食を受けている。光による腐
食は、一部には、ブラシボックス１００の透明なプラスチックカバー１０２を貫
通する光子によって引き起こされると考えられる。太陽電池として機能し得るＰ
／Ｎ接合部に到達する光子は、クリーンルームの通常の照明から、透明なプラス
チックカバー１０２へと照射される。都合の悪いことに、洗浄工程を見る（つま
りブラシがウエハを適切に洗浄しているか否かを見る）ために必要とされる通常
の量の光でさえ、取り返しのつかないほどの腐食を引き起こす。
【０００８】
断面図として示したこの例において、銅配線、銅のビア、またはタングステン
プラグは、Ｐ／Ｎ接合部のなかで異なる部分にそれぞれ電気接続されている。ウ
エハ表面の洗浄に使用される電解液などの洗浄液は、Ｐ／Ｎ接合部に電子ｅ-お
よび正孔ｈ+が移動されるのに伴って、閉回路を形成してしまう。光によって接
合部に生成された電子／正孔の対は、電場によって分離される。導入されたキャ
リヤは、接合部の二面間に電位差を生じさせる。この電位差は、光の強さを増大
させる。したがって、接合部のＰ側に接続された電極で銅の腐食：Ｃｕ→Ｃｕ2
＋２ｅ-が生じる。 生成された可溶性のイオン種は、もう一方の電極へと拡散
して還元反応：Ｃｕ2＋２ｅ-→Ｃｕを生じる可能性がある。 ここで、任意の金
属の腐食を表す一般式はＭ→Ｍｎ+＋ｎｅ-であり、任意の金属の還元を表す一般
式はＭｎ+＋ｎｅ-→Ｍである。
プラグは、Ｐ／Ｎ接合部のなかで異なる部分にそれぞれ電気接続されている。ウ
エハ表面の洗浄に使用される電解液などの洗浄液は、Ｐ／Ｎ接合部に電子ｅ-お
よび正孔ｈ+が移動されるのに伴って、閉回路を形成してしまう。光によって接
合部に生成された電子／正孔の対は、電場によって分離される。導入されたキャ
リヤは、接合部の二面間に電位差を生じさせる。この電位差は、光の強さを増大
させる。したがって、接合部のＰ側に接続された電極で銅の腐食：Ｃｕ→Ｃｕ2
＋２ｅ-が生じる。 生成された可溶性のイオン種は、もう一方の電極へと拡散
して還元反応：Ｃｕ2＋２ｅ-→Ｃｕを生じる可能性がある。 ここで、任意の金
属の腐食を表す一般式はＭ→Ｍｎ+＋ｎｅ-であり、任意の金属の還元を表す一般
式はＭｎ+＋ｎｅ-→Ｍである。
【０００９】
光によるこのような腐食の結果、図２Ｂに示すように、銅配線が排除され、意
図していた銅特徴の物理的形状が破壊される。ウエハ表面のうちＰ型トランジス
タの上方に位置する場所では、光による腐食効果によって、銅配線が腐食された
箇所（２２４）完全に溶解された箇所（２２６）が生じる場合がある。つまり、
光による腐食は、配線が無くなるほど徹底的に銅配線を腐食してしまう可能性が
ある。一方で、Ｎ型トランジスタの上方にあたる場所では、光による腐食効果に
よって、銅の堆積物２２２が形成される可能性がある。銅配線の腐食を含んだこ
の歪んだ形状によって、チップ全体を動作不能にするデバイス欠陥が生じる。欠
陥デバイスが１つあると、チップ全体を廃棄しなくてはならないので、歩留まり
が低下して、製造工程のコストは大幅に増大する。この効果はウエハ全体で生じ
るのが一般的であるので、そのウエハ上にあるチップが全て破壊されることにな
る。結果として、製造コストも当然増大する。
図していた銅特徴の物理的形状が破壊される。ウエハ表面のうちＰ型トランジス
タの上方に位置する場所では、光による腐食効果によって、銅配線が腐食された
箇所（２２４）完全に溶解された箇所（２２６）が生じる場合がある。つまり、
光による腐食は、配線が無くなるほど徹底的に銅配線を腐食してしまう可能性が
ある。一方で、Ｎ型トランジスタの上方にあたる場所では、光による腐食効果に
よって、銅の堆積物２２２が形成される可能性がある。銅配線の腐食を含んだこ
の歪んだ形状によって、チップ全体を動作不能にするデバイス欠陥が生じる。欠
陥デバイスが１つあると、チップ全体を廃棄しなくてはならないので、歩留まり
が低下して、製造工程のコストは大幅に増大する。この効果はウエハ全体で生じ
るのが一般的であるので、そのウエハ上にあるチップが全て破壊されることにな
る。結果として、製造コストも当然増大する。
【００１０】
腐食の現象を低減させるために、様々な試みがなされてきた。１つは、ウエハ
表面の洗浄に使用される化学洗浄液に、腐食防止剤を加える試みである。腐食防
止剤の例として、錯化剤または不活性化剤が挙げられる。しかしながら、化学洗
浄液を変化させるこの方法は、十分に効果的ではない。光による腐食の効果に関
する詳しい情報については、米国ハワイ州ホノルルの第１９６回ＥＣＳミーティ
ングにおいて発行された、A. Beverina et al.による「Photo-Corrosion Effect
s During Cu Interconnection Cleanings（Ｃｕ接続の洗浄時における光による
腐食効果）」（１９９９年１０月）を参照することができる。この文献を、本明
細書では必要に応じて参照するものとする。
表面の洗浄に使用される化学洗浄液に、腐食防止剤を加える試みである。腐食防
止剤の例として、錯化剤または不活性化剤が挙げられる。しかしながら、化学洗
浄液を変化させるこの方法は、十分に効果的ではない。光による腐食の効果に関
する詳しい情報については、米国ハワイ州ホノルルの第１９６回ＥＣＳミーティ
ングにおいて発行された、A. Beverina et al.による「Photo-Corrosion Effect
s During Cu Interconnection Cleanings（Ｃｕ接続の洗浄時における光による
腐食効果）」（１９９９年１０月）を参照することができる。この文献を、本明
細書では必要に応じて参照するものとする。
【００１１】
以上から、洗浄時にウエハ上に生じる光による腐食効果を低減させるための改
良技術を実施することによって、従来技術に伴う問題点を回避できるような新規
の洗浄工程が必要とされていることがわかる。
良技術を実施することによって、従来技術に伴う問題点を回避できるような新規
の洗浄工程が必要とされていることがわかる。
【００１２】
本発明は、洗浄動作の際に半導体ウエハにおいて生じる光による腐食効果を実
質的に排除するための方法およびシステムを提供することによって、概ね、これ
らのニーズを満たすものである。ここで、本発明が、工程、装置、システム、デ
バイス、または方法を含む種々の形で実現できることを理解しておく必要がある
。以下では、本発明の実施形態をいくつか取り上げて説明する。
質的に排除するための方法およびシステムを提供することによって、概ね、これ
らのニーズを満たすものである。ここで、本発明が、工程、装置、システム、デ
バイス、または方法を含む種々の形で実現できることを理解しておく必要がある
。以下では、本発明の実施形態をいくつか取り上げて説明する。
【００１３】
１実施形態において、複合材料を作成するための方法を開示する。先ず、第１
の透明な層を形成する。次いで、第１の透明な層の上に、透明度が可変な層を形
成する。そして、透明度が可変な層の第１の部分と第２の部分との間に、電気接
続を規定する。次いで、透明度が可変な層の上に、第２の透明な層を形成する。
の透明な層を形成する。次いで、第１の透明な層の上に、透明度が可変な層を形
成する。そして、透明度が可変な層の第１の部分と第２の部分との間に、電気接
続を規定する。次いで、透明度が可変な層の上に、第２の透明な層を形成する。
【００１４】
別の１実施形態において、半導体ウエハの洗浄システムを開示する。このシス
テムは、複数層からなる複合材料であって第１の部分と第２の部分とを有したカ
バーを備える。このカバーは、第１の透明な層と、第１の透明な層の上に形成さ
れた透明度が可変な層と、透明度が可変な層の第１の部分に取り付けられた第１
の組の電気接続と、透明度が可変な層の第２の部分に取り付けられた第２の組の
電気接続と、透明度が可変な層の上に形成された第２の透明な層と、を含む。
テムは、複数層からなる複合材料であって第１の部分と第２の部分とを有したカ
バーを備える。このカバーは、第１の透明な層と、第１の透明な層の上に形成さ
れた透明度が可変な層と、透明度が可変な層の第１の部分に取り付けられた第１
の組の電気接続と、透明度が可変な層の第２の部分に取り付けられた第２の組の
電気接続と、透明度が可変な層の上に形成された第２の透明な層と、を含む。
【００１５】
さらに別の１実施形態において、透明度が可変なカバーを開示する。このカバ
ーは、第１の側面と第２の側面とを有しており、第１の側面と第２の側面との間
に広がる第１の透明な層と、第１の透明な層の上に塗布された透明度が可変な層
と、透明度が可変な塗布層の第１の側面に導電的に統合された第１の組の電気接
続と、透明度が可変な塗布層の第２の側面に導電的に統合された第２の組の電気
接続と、透明度が可変な層の上に塗布され、第１の側面と第２の側面との間に広
がる第２の透明な層と、を有する。
ーは、第１の側面と第２の側面とを有しており、第１の側面と第２の側面との間
に広がる第１の透明な層と、第１の透明な層の上に塗布された透明度が可変な層
と、透明度が可変な塗布層の第１の側面に導電的に統合された第１の組の電気接
続と、透明度が可変な塗布層の第２の側面に導電的に統合された第２の組の電気
接続と、透明度が可変な層の上に塗布され、第１の側面と第２の側面との間に広
がる第２の透明な層と、を有する。
【００１６】
本発明は、実質的に透明な状態から不透明な状態へと可変であることが好まし
いカバーを、ウエハ洗浄システムに提供することによって、光による腐食の問題
に有利に対処する。カバーが不透明である場合は、実質的に光のない状態で洗浄
工程を実施することができるので、光エネルギによるウエハ表面への不利な影響
をほぼ排除することができる。独立型の洗浄システムに対してだけでなく、ポス
ト化学機械研磨（ポストＣＭＰ）洗浄システムにカバーを組み入れることによっ
ても、光による腐食を最小化することができる。光による腐食は、このようなカ
バーを統合ＣＭＰツールに統合させることによっても最小化することができる。
統合ＣＭＰツールは、洗浄モジュールとＣＭＰモジュールの両方を実現するツー
ルである。これらのモジュールは、一般に、特殊なウエハハンドラ機器によって
結合または接続される。
いカバーを、ウエハ洗浄システムに提供することによって、光による腐食の問題
に有利に対処する。カバーが不透明である場合は、実質的に光のない状態で洗浄
工程を実施することができるので、光エネルギによるウエハ表面への不利な影響
をほぼ排除することができる。独立型の洗浄システムに対してだけでなく、ポス
ト化学機械研磨（ポストＣＭＰ）洗浄システムにカバーを組み入れることによっ
ても、光による腐食を最小化することができる。光による腐食は、このようなカ
バーを統合ＣＭＰツールに統合させることによっても最小化することができる。
統合ＣＭＰツールは、洗浄モジュールとＣＭＰモジュールの両方を実現するツー
ルである。これらのモジュールは、一般に、特殊なウエハハンドラ機器によって
結合または接続される。
【００１７】
したがって、洗浄されるウエハは、銅配線を排除したり意図していた銅特徴の
形状を破壊したりする、光による腐食の影響を受けない。結果として、チップ全
体を動作不能にするデバイス欠陥が、実質的に低減される。廃棄するべきチップ
が減って歩留まりが向上するので、製造工程を実施するコストが不当に増大する
ことはない。
形状を破壊したりする、光による腐食の影響を受けない。結果として、チップ全
体を動作不能にするデバイス欠陥が、実質的に低減される。廃棄するべきチップ
が減って歩留まりが向上するので、製造工程を実施するコストが不当に増大する
ことはない。
【００１８】
本発明の原理を例示した添付図面と関連付けながら行う以下の詳細な説明によ
って、本発明のその他の態様および利点が明らかになる。
って、本発明のその他の態様および利点が明らかになる。
【００１９】
本発明は、添付図面を用いた以下の詳細な説明によって、容易に理解される。
なお、この添付図面においては、同様の構成要素には同様の番号体型が与えられ
ている。
なお、この添付図面においては、同様の構成要素には同様の番号体型が与えられ
ている。
【００２０】
ウエハの洗浄工程中における光による腐食を低減させる方法およびシステムに
関する発明を開示する。以下の説明では、本発明の理解を十分容易にするために
、多くの項目を特定している。しかしながら、当業者には明らかなように、本発
明は、これらの項目の一部または全てを特定しなくても実施することが可能であ
る。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の工程動作
の説明は省略した。
関する発明を開示する。以下の説明では、本発明の理解を十分容易にするために
、多くの項目を特定している。しかしながら、当業者には明らかなように、本発
明は、これらの項目の一部または全てを特定しなくても実施することが可能であ
る。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の工程動作
の説明は省略した。
【００２１】
図３Ａおよび図３Ｂ、図３Ｃは、本発明の１実施形態にしたがってウエハ洗浄
システムを示した上面図および側面図である。ウエハ洗浄システム３００は、一
般に、ＣＭＰ動作を経た複数のウエハを洗浄するためにシステムに挿入して良い
入力ステーション３０２を含む。入力ステーション３０２に挿入されたウエハは
、入力ステーション３０２から取り出され、第１のブラシボックス３０４ａおよ
び第２のブラシボックス３０４ｂを含んだブラシボックス３０４に移動する。ブ
ラシボックスの内部では、ウエハに対して各種の洗浄動作を適用して良い。
システムを示した上面図および側面図である。ウエハ洗浄システム３００は、一
般に、ＣＭＰ動作を経た複数のウエハを洗浄するためにシステムに挿入して良い
入力ステーション３０２を含む。入力ステーション３０２に挿入されたウエハは
、入力ステーション３０２から取り出され、第１のブラシボックス３０４ａおよ
び第２のブラシボックス３０４ｂを含んだブラシボックス３０４に移動する。ブ
ラシボックスの内部では、ウエハに対して各種の洗浄動作を適用して良い。
【００２２】
ブラシボックス３０４内でブラシを適用された後、ウエハは、スピン・リンス
・ドライ（ＳＲＤ）ステーション３０６に移動する。ＳＲＤステーション３０６
では、ウエハを約１００〜４００回転数毎分で回転させるとともに表面に脱イオ
ン（ＤＩ）水を噴き付けた後、さらに回転させて乾燥させる。ウエハがＳＲＤス
テーション３０６を経た後は、アンロードハンドラ３０８が、ウエハを取り出し
てアウトプットステーション３１０に移動させる。洗浄システム３００は、シス
テムエレクトロニクス３１２によってプログラムおよび制御される。
・ドライ（ＳＲＤ）ステーション３０６に移動する。ＳＲＤステーション３０６
では、ウエハを約１００〜４００回転数毎分で回転させるとともに表面に脱イオ
ン（ＤＩ）水を噴き付けた後、さらに回転させて乾燥させる。ウエハがＳＲＤス
テーション３０６を経た後は、アンロードハンドラ３０８が、ウエハを取り出し
てアウトプットステーション３１０に移動させる。洗浄システム３００は、シス
テムエレクトロニクス３１２によってプログラムおよび制御される。
【００２３】
ウエハ洗浄システム３００のカバーの透明度は、図３Ｃに示すように、実質的
に透明な状態から不透明な状態まで可変であることが好ましい。「カバー」とは
、ウエハ洗浄システムの一部であってウエハの洗浄動作を取り囲む部分を指す。
「実質的に透明」とは、カバーの外面に向けて方向付けられた光の実質全部がカ
バーを貫通できる状態を意味する。「不透明」とは、カバーの外面に向けて方向
付けられた光のほぼ全部がカバーを貫通できない状態を意味する。「カバーの外
面」とは、カバーの表面であってウエハの洗浄動作に面していない表面を指す。
「光」とは、紫外（ＵＶ）および可視のスペクトル範囲内にある光を指す。図４
Ａを参照にして以下で説明するように、カバーを構成するために使用される材料
によっては、透明度の変化にともなって対応する色変化が生じる可能性がある。
に透明な状態から不透明な状態まで可変であることが好ましい。「カバー」とは
、ウエハ洗浄システムの一部であってウエハの洗浄動作を取り囲む部分を指す。
「実質的に透明」とは、カバーの外面に向けて方向付けられた光の実質全部がカ
バーを貫通できる状態を意味する。「不透明」とは、カバーの外面に向けて方向
付けられた光のほぼ全部がカバーを貫通できない状態を意味する。「カバーの外
面」とは、カバーの表面であってウエハの洗浄動作に面していない表面を指す。
「光」とは、紫外（ＵＶ）および可視のスペクトル範囲内にある光を指す。図４
Ａを参照にして以下で説明するように、カバーを構成するために使用される材料
によっては、透明度の変化にともなって対応する色変化が生じる可能性がある。
【００２４】
カバーが実質的に透明である場合は、ユーザは洗浄工程を見ることができる。
しかしながら、詳しく上述したように、光エネルギは、銅のＣＭＰ工程後に実施
される洗浄時に銅配線の腐食を促進する可能性がある。したがって、本発明は、
洗浄動作が実施されている場合には不透明に、そして洗浄が実施されていない場
合には実質的に透明に調整できる洗浄システムのための好ましいカバーを提供す
る。場合によっては、カバーは実質的に不透明であるが内部の洗浄動作を見るこ
ともできる状態で、洗浄動作を実施することが望まれる。すると、操作者が、ブ
ラシが適切に動作しているか等などを判定することが可能になる。
しかしながら、詳しく上述したように、光エネルギは、銅のＣＭＰ工程後に実施
される洗浄時に銅配線の腐食を促進する可能性がある。したがって、本発明は、
洗浄動作が実施されている場合には不透明に、そして洗浄が実施されていない場
合には実質的に透明に調整できる洗浄システムのための好ましいカバーを提供す
る。場合によっては、カバーは実質的に不透明であるが内部の洗浄動作を見るこ
ともできる状態で、洗浄動作を実施することが望まれる。すると、操作者が、ブ
ラシが適切に動作しているか等などを判定することが可能になる。
【００２５】
図４Ａおよび図４Ｂは、ウエハ洗浄システムのカバーとして使用される複合材
料４００を、本発明の１実施形態にしたがって示した側面図および上面図である
。複合材料４００は、第１の透明な層４０４ａと、第２の透明な層４０４ｂと、
これらの透明な層４０４の間に塗布された透明度が可変な層４０６と、を含むこ
とが好ましい。透明な層４０４は、透明なアクリル材料であることが好ましい。
ただし、他の既知のプラスチックおよび／またはガラスを使用することもできる
。
料４００を、本発明の１実施形態にしたがって示した側面図および上面図である
。複合材料４００は、第１の透明な層４０４ａと、第２の透明な層４０４ｂと、
これらの透明な層４０４の間に塗布された透明度が可変な層４０６と、を含むこ
とが好ましい。透明な層４０４は、透明なアクリル材料であることが好ましい。
ただし、他の既知のプラスチックおよび／またはガラスを使用することもできる
。
【００２６】
透明度が可変な層４０６は、酸化タングステン（ＷＯ3、ＷＯx）などのフォト
クロミック材料またはエレクトロクロミック材料であることが好ましい。代わり
の材料としては、例えば、ＮＢ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ7、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、Ｃｒ2Ｏ3、Ｍ
ｎＯ2、ＣｏＯ、ＮｉＯ2が挙げられる。これらのうち任意の材料を、具体的な用
途に応じて実現することができる。この代表的な例を説明するため、以下では酸
化タングステンを取り上げて議論することにする。複合材料を作成するためには
、透明度が可変な層４０６を、第１の透明な層４０４ａ（または第２の透明な層
４０４ｂ）の上にスパッタリングすることが好ましい。別の技術としては、透明
度が可変な層４０４ａを、例えば「ゾル−ゲル」工程によって形成するスピン・
オン技術が挙げられる。第２の透明な層４０４ｂは、透明度が可変な層４０６の
頂部に形成される。
クロミック材料またはエレクトロクロミック材料であることが好ましい。代わり
の材料としては、例えば、ＮＢ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ7、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、Ｃｒ2Ｏ3、Ｍ
ｎＯ2、ＣｏＯ、ＮｉＯ2が挙げられる。これらのうち任意の材料を、具体的な用
途に応じて実現することができる。この代表的な例を説明するため、以下では酸
化タングステンを取り上げて議論することにする。複合材料を作成するためには
、透明度が可変な層４０６を、第１の透明な層４０４ａ（または第２の透明な層
４０４ｂ）の上にスパッタリングすることが好ましい。別の技術としては、透明
度が可変な層４０４ａを、例えば「ゾル−ゲル」工程によって形成するスピン・
オン技術が挙げられる。第２の透明な層４０４ｂは、透明度が可変な層４０６の
頂部に形成される。
【００２７】
２組の電気接続４０２ａ，４０２ｂは、透明度が可変な層４０６の一部にそれ
ぞれ導電的に統合されている。透明度が可変な層４０６の両部分に跨ってバイア
ス電圧Ｖ+を印加すると、電気接続４０２および透明度が可変な層４０６によっ
て規定される電子回路が閉じられる。図４の好ましい実施形態に示すように、第
１の部分は透明度が可変な層４０６の第１の側面側にあり、第２の部分は透明度
が可変な層４０６の第２の側面側にある。
ぞれ導電的に統合されている。透明度が可変な層４０６の両部分に跨ってバイア
ス電圧Ｖ+を印加すると、電気接続４０２および透明度が可変な層４０６によっ
て規定される電子回路が閉じられる。図４の好ましい実施形態に示すように、第
１の部分は透明度が可変な層４０６の第１の側面側にあり、第２の部分は透明度
が可変な層４０６の第２の側面側にある。
【００２８】
所望の印加電圧Ｖ+が増大するのに比例して、透明度が可変な層４０６を流れ
る電流Ｉも増大する。電流が増大すると、フォトクロミック材料またはエレクト
ロミック材料に電子ｅ-が流れ、材料内の原子が励起される。この原子の励起に
よって透明度が変化するが、このとき色の変化がともなう場合もある。例えば酸
化タングステンは、励起が少ない状態では薄い黄色を呈するので、透明度が可変
な層４０６を実質的に透明にする。酸化タングステンは、励起が多い状態では濃
い青色を呈するので、透明度が可変な層４０６を不透明にする。総じて、低電圧
Ｖ+の場合はカバーが実質的に透明になり、高電圧Ｖ+の場合はカバーが不透明に
なる。
る電流Ｉも増大する。電流が増大すると、フォトクロミック材料またはエレクト
ロミック材料に電子ｅ-が流れ、材料内の原子が励起される。この原子の励起に
よって透明度が変化するが、このとき色の変化がともなう場合もある。例えば酸
化タングステンは、励起が少ない状態では薄い黄色を呈するので、透明度が可変
な層４０６を実質的に透明にする。酸化タングステンは、励起が多い状態では濃
い青色を呈するので、透明度が可変な層４０６を不透明にする。総じて、低電圧
Ｖ+の場合はカバーが実質的に透明になり、高電圧Ｖ+の場合はカバーが不透明に
なる。
【００２９】
一般に、電圧Ｖ+は、約０．５〜約３ボルトの範囲にあることが好ましく、な
かでも約１〜約１．５ボルトがより好ましく、約１．２５ボルトが最も好ましい
。酸化タングステン（ＷＯ3）が使用される場合は、電圧Ｖ+は約０．５〜約５ボ
ルトの範囲であることが好ましく、なかでも約３ボルトであることが最も好まし
い。
かでも約１〜約１．５ボルトがより好ましく、約１．２５ボルトが最も好ましい
。酸化タングステン（ＷＯ3）が使用される場合は、電圧Ｖ+は約０．５〜約５ボ
ルトの範囲であることが好ましく、なかでも約３ボルトであることが最も好まし
い。
【００３０】
複合材料４００の寸法は、少なくとも２つのパラメータ、すなわちカバーの厚
さｂおよび透明度が可変な層の厚さａによって規定されることが好ましい。カバ
ーの厚さｂは、約１センチメートルであることが好ましい。透明度が可変な層の
厚さａは、約０．５〜約１０マイクロメートルの範囲にあることが好ましく、な
かでも約３マイクロメートルであることが最も好ましい。
さｂおよび透明度が可変な層の厚さａによって規定されることが好ましい。カバ
ーの厚さｂは、約１センチメートルであることが好ましい。透明度が可変な層の
厚さａは、約０．５〜約１０マイクロメートルの範囲にあることが好ましく、な
かでも約３マイクロメートルであることが最も好ましい。
【００３１】
図５は、透明度が可変なカバーにとって好ましいシステムコンポーネントを、
本発明の１実施形態にしたがって模式的に示した概念図である。電圧コントロー
ラ５０２は、電気接続４０２に結合された電極（図示せず）を有しており、これ
によって、透明度が可変な層４０６に対するバイアス電圧Ｖ+を確立する。制御
ユニット５０６からの入力を受信する同調制御回路５０４は、電圧コントローラ
５０２に適した状態を提供する。制御ユニット５０６は、動作制御５１２および
緊急制御５１４をユーザに提供する。ユーザが動作制御５１２を使用している場
合、同調制御回路５０４は、正常動作の状態５１０を電圧コントローラ５０２に
提供する。動作制御５１２によって、ユーザは、必要とされる透明度に依存して
電圧を下げたり上げたり調整することが可能になる。
本発明の１実施形態にしたがって模式的に示した概念図である。電圧コントロー
ラ５０２は、電気接続４０２に結合された電極（図示せず）を有しており、これ
によって、透明度が可変な層４０６に対するバイアス電圧Ｖ+を確立する。制御
ユニット５０６からの入力を受信する同調制御回路５０４は、電圧コントローラ
５０２に適した状態を提供する。制御ユニット５０６は、動作制御５１２および
緊急制御５１４をユーザに提供する。ユーザが動作制御５１２を使用している場
合、同調制御回路５０４は、正常動作の状態５１０を電圧コントローラ５０２に
提供する。動作制御５１２によって、ユーザは、必要とされる透明度に依存して
電圧を下げたり上げたり調整することが可能になる。
【００３２】
ユーザが緊急制御５１４を使用している場合、同調制御回路５０４は、電圧の
遮断を電圧コントローラ５０２に指示することが好ましい。電圧が遮断されたと
き、複合材料４００は、最も透明な状態にあることが好ましい。緊急制御５１４
は、例えばウエハが破損したなどの問題が洗浄システムに生じ、ユーザが直ちに
対処する必要がある場合に望まれる。そのほか、電源が突然遮断され、操作者が
洗浄装置の内側を覗いて洗浄セッションの現行状態を判定する必要がある場合な
どに、緊急制御５１４が役立つ。
遮断を電圧コントローラ５０２に指示することが好ましい。電圧が遮断されたと
き、複合材料４００は、最も透明な状態にあることが好ましい。緊急制御５１４
は、例えばウエハが破損したなどの問題が洗浄システムに生じ、ユーザが直ちに
対処する必要がある場合に望まれる。そのほか、電源が突然遮断され、操作者が
洗浄装置の内側を覗いて洗浄セッションの現行状態を判定する必要がある場合な
どに、緊急制御５１４が役立つ。
【００３３】
図６Ａは、複合材料４００を作成するための方法を、本発明の１実施形態にし
たがって示したフローチャートである。この方法は、第１の透明な層を形成する
工程７０２から開始する。次いで、工程７０４に進み、第１の透明な層の上に透
明度が可変な層を形成する。透明度が可変な層は、図４Ａおよび図４Ｂを参照に
して説明した特性を有することが好ましい。次に、工程７０６に進み、透明度が
可変な層の第１の部分と第２の部分との間に電気接続を構成する。次いで、工程
７０８に進み、透明度が可変な層の上に第２の透明な層をする。
たがって示したフローチャートである。この方法は、第１の透明な層を形成する
工程７０２から開始する。次いで、工程７０４に進み、第１の透明な層の上に透
明度が可変な層を形成する。透明度が可変な層は、図４Ａおよび図４Ｂを参照に
して説明した特性を有することが好ましい。次に、工程７０６に進み、透明度が
可変な層の第１の部分と第２の部分との間に電気接続を構成する。次いで、工程
７０８に進み、透明度が可変な層の上に第２の透明な層をする。
【００３４】
図６Ｂは、ウエハ洗浄システム用の透明度が可変なカバーを形成するための方
法を、本発明の１実施形態にしたがって示したフローチャートである。この方法
は、半導体洗浄ステーションのカバー用に第１の透明な層を形成する工程８０２
から開始する。次いで、工程８０４に進み、第１の透明な層の上に透明度が可変
な層を形成する。
法を、本発明の１実施形態にしたがって示したフローチャートである。この方法
は、半導体洗浄ステーションのカバー用に第１の透明な層を形成する工程８０２
から開始する。次いで、工程８０４に進み、第１の透明な層の上に透明度が可変
な層を形成する。
【００３５】
図４Ｂを参照にして説明したように、カバーは、回路を結合させて電流が流れ
ることを可能にするように、適切な端部に電極を有することが好ましい。電流が
流れることによって、カバーの透明度を変化させることが可能になる。洗浄シス
テムが動作可能な状態にあって、銅のＣＭＰ後に洗浄が実施される場合は、光に
よる腐食を効果的に阻止することができる。従来のどの洗浄システムも、光を自
由に貫通させる単一状態の透明なカバーを使用しているので、本発明は、洗浄技
術におけるかなりの進歩である。透明度が可変なこのカバーを使用する洗浄シス
テムは、洗浄が進行している場合には実質的に暗く、そして洗浄動作が実施され
ていない場合には明るくなるように、透明度の状態をプログラムすることができ
る。もちろん、ユーザのニーズや実施される洗浄のタイプに依存して、両極限間
で透明度を任意に変化させることが可能である。
ることを可能にするように、適切な端部に電極を有することが好ましい。電流が
流れることによって、カバーの透明度を変化させることが可能になる。洗浄シス
テムが動作可能な状態にあって、銅のＣＭＰ後に洗浄が実施される場合は、光に
よる腐食を効果的に阻止することができる。従来のどの洗浄システムも、光を自
由に貫通させる単一状態の透明なカバーを使用しているので、本発明は、洗浄技
術におけるかなりの進歩である。透明度が可変なこのカバーを使用する洗浄シス
テムは、洗浄が進行している場合には実質的に暗く、そして洗浄動作が実施され
ていない場合には明るくなるように、透明度の状態をプログラムすることができ
る。もちろん、ユーザのニーズや実施される洗浄のタイプに依存して、両極限間
で透明度を任意に変化させることが可能である。
【００３６】
次に、工程８０６に進み、透明度が可変な層の第１の部分と第２の部分との間
に電気接続を構成する。次いで、工程８０８に進み、透明度が可変な層の上に第
２の透明な層を形成する。
に電気接続を構成する。次いで、工程８０８に進み、透明度が可変な層の上に第
２の透明な層を形成する。
【００３７】
以上では、幾つかの好ましい実施形態に関連して本発明の説明を行ったが、当
業者ならば、発明の詳細な説明および添付の図面を参照することによって、様々
な代替の形態、追加、変更、および等価の形態を考え付けることがわかる。例え
ば、ブラシボックスに関して具体的に述べたが、他の任意のブラシスクラブ装置
でも、本発明の方法ついての教示による恩恵を受けることができる。また、上述
した洗浄の実施形態は、他のサイズおよび形状を有したウエハはもちろん、２０
０ｍｍ、３００ｍｍやそれ以上など任意のサイズを有したウエハに適用すること
ができる。したがって、本発明は、このような代替の形態、追加、変更、および
等価の形態の全てを、発明の趣旨および特許請求の範囲の範囲内に含むものとみ
なされる。
業者ならば、発明の詳細な説明および添付の図面を参照することによって、様々
な代替の形態、追加、変更、および等価の形態を考え付けることがわかる。例え
ば、ブラシボックスに関して具体的に述べたが、他の任意のブラシスクラブ装置
でも、本発明の方法ついての教示による恩恵を受けることができる。また、上述
した洗浄の実施形態は、他のサイズおよび形状を有したウエハはもちろん、２０
０ｍｍ、３００ｍｍやそれ以上など任意のサイズを有したウエハに適用すること
ができる。したがって、本発明は、このような代替の形態、追加、変更、および
等価の形態の全てを、発明の趣旨および特許請求の範囲の範囲内に含むものとみ
なされる。
【図１】
ブラシボックスを有したウエハ洗浄システムを示した概略図である。
【図２Ａ】
最上層が銅のＣＭＰ工程を経た後における従来の半導体チップを示した断面図
である。
である。
【図２Ｂ】
図１のウエハ洗浄システムにおいて洗浄を経た後の、図２Ａの従来の半導体チ
ップを示した断面図である。
ップを示した断面図である。
【図３Ａ】
ウエハ洗浄システムを本発明の１実施形態にしたがって示した上面図である。
【図３Ｂ】
ウエハ洗浄システムを本発明の１実施形態にしたがって示した側面図である。
【図３Ｃ】
ウエハ洗浄システムを本発明の１実施形態にしたがって示した側面図である。
【図４Ａ】
ウエハ洗浄システムのカバーとして使用される複合材料を、本発明の１実施形
態にしたがって示した側面図である。
態にしたがって示した側面図である。
【図４Ｂ】
ウエハ洗浄システム上のカバーとして使用される複合材料を、本発明の１実施
形態にしたがって示した上面図である。
形態にしたがって示した上面図である。
【図５】
透明度が可変なカバーにとって好ましいシステムコンポーネントを、本発明の
１実施形態にしたがって模式的に示した概念図である。
１実施形態にしたがって模式的に示した概念図である。
【図６Ａ】
複合材料を作成するための方法を、本発明の１実施形態にしたがって示したフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図６Ｂ】
ウエハ洗浄システム用の透明度が可変なカバーを形成するための方法を、本発
明の１実施形態にしたがって示したフローチャートである。
明の１実施形態にしたがって示したフローチャートである。
１００…ブラシボックス
１０２…透明なプラスチックカバー
１０４ａ…トップブラシ
１０４ｂ…ボトムブラシ
２００…Ｐ型シリコン基板
２０１…半導体チップ
２０２…第１の酸化物層
２０４…第２の酸化物層
２１０…タングステンプラグ
２１２，２１４…銅配線
２２０…銅のビア
２２２…銅の堆積物
３００…ウエハ洗浄システム
３０２…入力ステーション
３０４ａ…第１のブラシボックス
３０４ｂ…第２のブラシボックス
３０６…スピン・リンス・ドライ（ＳＲＤ）ステーション
３０８…アンロードハンドラ
３１０…アウトプットステーション
３１２…システムエレクトロニクス
４００…複合材料
４０２ａ…第１組の電気接続
４０２ｂ…第２組の電気接続
４０４ａ…第１の透明な層
４０４ｂ…第２の透明な層
４０６…透明度が可変な層
５０２…電圧コントローラ
５０４…同調制御回路
５０６…制御ユニット
５１０…正常動作の状態
５１２…動作制御
５１４…緊急制御
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１０月２５日（２００１．１０．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ラヴキン・マイク
アメリカ合衆国 カリフォルニア州94087
サニーベイル，ウエスト・ニッカーボッ
カー・ドライブ，1215
Ｆターム(参考） 5F043 AA22 AA29 BB22 EE40
Claims (20)
- 【請求項１】 複合材料を作成するための方法であって、 第１の透明な層を形成する工程と、 前記第１の透明な層の上に、透明度が可変な層を形成する工程と、 前記透明度が可変な層の第１の部分と第２の部分との間に電気接続を設ける工
程と、 前記透明度が可変な層の上に、第２の透明な層を形成する工程と を備える方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の複合材料を作成する方法であって、さらに、 前記透明度が可変な層を、フォトクロミック材料およびエレクトロクロミック
材料のいずれかになるように構成する工程を備える方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の複合材料を作成する方法であって、 前記透明度が可変な層を、酸化タングステンにより形成する方法。
- 【請求項４】 請求項１記載の複合材料を作成する方法であって、さらに、 前記第１および第２の透明な層が、アクリル化するように構成する工程を備え
る方法。 - 【請求項５】 半導体ウエハの洗浄システムであって、 第１の部分と第２の部分とを有したカバーを備え、 該カバーは、 第１の透明な層と、 前記第１の透明な層の上に設けられた透明度が可変な層と、 前記透明度が可変な層の前記第１の部分に取り付けられた第１の組の電気接
続と、 前記透明度が可変な層の前記第２の部分に取り付けられた第２の組の電気接
続と、 前記透明度が可変な層の上に設けられた第２の透明な層と を含んだ複数層からなる複合材料であるシステム。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体ウエハの洗浄システムであって、さら
に、 第１の電極コネクタと第２の電極コネクタとを有した電圧コントローラを備え
るシステム。 - 【請求項７】 請求項６記載の半導体ウエハの洗浄システムであって、 前記第１の電極コネクタは前記第１の組の電気接続に結合され、前記第２の電
極コネクタは前記第２の組の電気接続に結合されるシステム。 - 【請求項８】 請求項７記載の半導体ウエハの洗浄システムであって、さら
に、 前記電圧コントローラに統合され、前記透明度が可変な層に対してバイアス電
圧を設定することによって、前記カバーの透明度を変化させるように構成された
同調制御回路を備えるシステム。 - 【請求項９】 請求項８記載の半導体ウエハの洗浄システムであって、 前記バイアス電圧の大きさが増大すると、前記カバーの透明度が下がるシステ
ム。 - 【請求項１０】 請求項８記載の半導体ウエハの洗浄システムであって、 前記バイアス電圧の大きさが減少すると、前記カバーの透明度が増すシステム
。 - 【請求項１１】 請求項８記載の半導体ウエハの洗浄システムであって、 前記バイアス電圧の大きさが約０である場合に、前記カバーは実質的に透明で
あるシステム。 - 【請求項１２】 第１の側面と第２の側面とを有したカバーであって、 前記第１の側面と前記第２の側面との間に広がる第１の透明な層と、 前記第１の透明な層の上に塗布された透明度が可変な層と、 前記透明度が可変な塗布層の前記第１の側面に導電的に統合された第１の組の
電気接続と、 前記透明度が可変な塗布層の前記第２の側面に導電的に統合された第２の組の
電気接続と、 前記透明度が可変な層の上に塗布され、前記第１の側面と前記第２の側面との
間に広がる第２の透明な層と を備えるカバー。 - 【請求項１３】 請求項１２記載のカバーであって、 洗浄中の基板を取り囲む目的で洗浄システムに取り付けられ、 前記洗浄システムは、さらに、第１の電極コネクタと第２の電極コネクタとを
有した電圧コントローラを備えるカバー。 - 【請求項１４】 請求項１３記載のカバーであって、 前記第１の電極コネクタは前記第１の組の電気接続に結合され、前記第２の電
極コネクタは前記第２の組の電気接続に結合されるカバー。 - 【請求項１５】 請求項１４記載のカバーであって、 前記洗浄システムは、さらに、前記電圧コントローラに統合され、前記透明度
が可変な層に対して所望の電圧を設定することによって、前記カバーの色を変化
させるように構成された同調制御回路を備えるカバー。 - 【請求項１６】 請求項１５記載のカバーであって、 前記色の変化は、前記カバーを貫通する光の量を制限するまたは増大させるよ
うに構成されるカバー。 - 【請求項１７】 請求項１６記載のカバーであって、 前記カバーは、ブラシボックス洗浄ステーションの上方において規定されるカ
バー。 - 【請求項１８】 請求項１２記載のカバーであって、 前記カバーは、光による腐食を最小化するためにポスト化学機械研磨（ポスト
ＣＭＰ）洗浄システム内において規定されるカバー。 - 【請求項１９】 請求項１２記載のカバーであって、 前記カバーは、光による腐食を最小化するために統合ＣＭＰツールに組み入れ
られるカバー。 - 【請求項２０】 請求項１２記載のカバーであって、 前記透明度が可変な層は、ＷＯ3、ＷＯx、ＮＢ2Ｏ5、Ｖ2Ｏ7、ＴｉＯ2、Ｚｎ
Ｏ、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＣｏＯ、およびＮｉＯ2からなる群より選択される材料
からなるカバー。
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