JP2011526084A - デュアルチャンバメガソニック洗浄器 - Google Patents

Abstract

本明細書で説明される実施形態は、半導体デバイス製造に関し、より詳細には、複数の基板を同時に洗浄するための垂直に配置されたデュアルメガソニックモジュールに関する。一実施形態では、複数の基板を洗浄するための装置が提供される。本装置は、少なくとも１つの側壁および底を含む、越流処理流体を収集するための外部タンクを備える。処理流体を含むように適合された第１の内部モジュールは、外部タンクの中に部分的に位置付けされている。第１の内部モジュールは、基板を実質的に垂直配置で保持する１つまたは複数のローラ組立品を備える。処理流体を含むように適合された第２の内部モジュールは、外部タンクの中に部分的に位置付けされている。第２の内部モジュールは、基板を実質的に垂直配置で保持するように適合された１つまたは複数のローラ組立品を備える。各内部モジュールは、処理流体を通して基板の方へ振動エネルギーを送るように適合されたトランスデューサを含む。

Description

本発明の実施形態は、一般的に、半導体基板および同様なものなどの薄い基板を洗浄するための装置および方法に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、メガソニックエネルギーを使用して薄い基板を洗浄することに関する。

集積回路製作プロセスの有効性は、２つの関係のある重要な要素によって評価され、この２つの要素は、デバイス歩留りと維持費（ＣｏＯ）である。これらの要素は、電子デバイスを生産するためのコスト、したがって市場におけるデバイス製造業者の競争力に直接影響を及ぼすので重要である。ＣｏＯは、いくつかの要素の影響を受けるが、システムおよびチャンバの処理能力、すなわち、分かりやすくは、所望の処理シーケンスを使用して処理される時間当たりの基板数の影響を大きく受ける。ＣｏＯを低減するために、集積回路製造業者は、ツールの構造限界およびチャンバの処理時間が与えられると、可能な最大基板処理能力を実現するようにプロセスシーケンスおよびチャンバ処理時間を最適化しようと努力して多くの時間を費やすことが多い。

集積回路は、一般に、伝導性、半伝導性または絶縁性の層をシリコンウェーハ上に連続的に堆積することによって、基板上に形成される。１つの製作プロセスは、非平面表面の上に充填層を堆積させること、および非平面表面が露出されるまで充填層を平坦化することを含む。例えば、パターニングされた絶縁層上に伝導性充填層を堆積させて、絶縁層中の溝または穴を埋めることができる。次に、充填層は、絶縁層の突出パターンが露出されるまで研磨される。平坦化後、絶縁層の突出パターン間に残っている伝導層の部分が、基板上の薄膜回路間の伝導路を実現するビア、プラグおよび配線を形成する。その上、平坦化は、フォトリソグラフィのために基板表面を平坦化するのに必要である。

化学機械研磨（ＣＭＰ）は、１つの受け入れられた平坦化法である。この平坦化法は、一般に、基板がキャリアまたは研磨ヘッドに取り付けられることを必要とする。基板の露出表面は、回転研磨ディスクパッドまたはベルトパッドに押し付けられる。研磨パッドは、「標準」パッドか固定研磨パッドかのどちらかであってもよい。標準パッドは、耐久性のあるざらざらした表面を持つが、固定研磨パッドは、封じ込め媒体中に保持された研磨粒子を持っている。キャリアヘッドは、基板を研磨パッドに押し付けるように基板に制御可能な負荷を与える。少なくとも１つの化学反応剤および標準パッドが使用される場合、研磨粒子を含んだ研磨スラリが、研磨パッドの表面に供給される。

研磨後、ウェーハ処理またはデバイス処理中でも、従来、スラリ残留物は、洗浄流体のタンク中に沈めることによって、音波エネルギーを与えられた洗浄流体もしくは水洗流体をスプレイすることによって、または剛毛もしくはスポンジ状材料から作られたブラシを使用するスクラビングデバイスによってなどで、ウェーハ表面から取り除かれる。これらの従来の洗浄デバイスは、ウェーハ端部に付着するスラリ残留物の実質的な部分を除去するが、それにもかかわらずスラリ粒子は残り、その後の処理中に欠陥を生成する。特に、その後の処理は、スラリ残留物をウェーハ端部からウェーハの前面に再分散させて、欠陥を生じさせることが分かっている。

したがって、高基板処理能力を実現しながらＣｏＯを低減する、基板表面から残留物を除去する方法および装置が必要である。

本明細書で説明される実施形態は、メガソニックエネルギーを使用して薄い基板を洗浄する方法および装置を提供する。メガソニックエネルギーは、８００と２０００ＫＨｚの間の周波数で起きる一種の音響エネルギーである。一実施形態では、複数の基板を洗浄するための装置が提供される。本装置は、少なくとも１つの側壁および底を含む、越流処理流体を収集するための外部タンクを備える。処理流体および基板を含むように特定の寸法に作られた第１の内部メガソニックモジュール、第１の内部メガソニックモジュールは外部タンクの中に部分的に位置付けされている。第１の内部メガソニックモジュールは、基板を実質的に垂直配置で保持するように位置付けされた１つまたは複数のローラ組立品、および処理流体を通して基板の方へ振動エネルギーを送るように第１の内部メガソニックモジュール中に位置付けされたトランスデューサを備える。処理流体および基板を含むように特定の寸法に作られた第２の内部メガソニックモジュール、第２の内部メガソニックモジュールは外部タンクの中に部分的に位置付けされている。第２の内部メガソニックモジュールは、基板を実質的に垂直配置で保持するように位置付けされた１つまたは複数のローラ組立品、および処理流体を通して基板の方へ振動エネルギーを送るように第２の内部メガソニックモジュール中に位置付けされたトランスデューサを備える。

他の実施形態では、複数の基板を洗浄するための装置が提供される。本装置は外部タンクを備える。垂直壁を持つ第１の内部メガソニックモジュールは外部タンクと結合されている。垂直壁を持つ第２の内部メガソニックモジュールは外部タンクと結合されている。各内部メガソニックモジュールは、基板を実質的に垂直配置で壁と壁の間に支持するように位置付けされた複数の回転可能ローラ組立品と、メガソニックエネルギーを基板に向けて送り出すようにローラ組立品より下に位置付けされたトランスデューサとを備える。

さらに他の実施形態では、複数の基板を処理する方法が提供される。本方法は、各基板を別個の垂直処理チャンバの中へ導入するステップを含み、各垂直処理チャンバは、処理流体および基板を含むように特定の寸法に作られた内部メガソニックモジュールを備えるものであり、内部メガソニックモジュールは処理流体および基板を含むように特定の寸法に作られ、内部メガソニックモジュールは外部タンクの中に部分的に位置付けされ、内部メガソニックモジュールは、基板を実質的に垂直配置で保持するように位置付けされた１つまたは複数のローラ組立品、および処理流体を通して基板の方へ振動エネルギーを送るように内部メガソニックモジュール中に位置付けされたトランスデューサを備えるものであり、さらに、基板を各内部メガソニックモジュール中で回転させるステップと、内部タンクの下方から基板の方へメガソニックエネルギーを送るステップと、を含む。

本発明の上に列挙された特徴を詳細に理解することができるように、上に簡単に概要を示された本発明のより詳細な説明を、実施形態を参照することによって行うことができ、その実施形態のいくつかは、添付の図面に示されている。しかし、留意されるべきことであるが、添付の図面は、ただこの発明の典型的な実施形態を示すだけであり、したがって、この発明の範囲を限定するものと考えるべきでない。なぜなら、本発明は、他の同等に効果的な実施形態を認めることができるからである。

化学機械研磨システムの一実施形態を示す平面図である。 デュアルメガソニックタンク洗浄器の一実施形態を示す透視図である。 図２Ａのデュアルメガソニックタンク洗浄器の一実施形態を示す断面透視図である。 一実施形態のメガソニックモジュールの側面を示す部分断面図である。 内部メガソニックタンクの一実施形態を示す部分断面図である。 図２Ａのデュアルメガソニックタンク洗浄器の一実施形態を示す底面図である。 メガソニックタンクの一実施形態を示す部分断面図であり、ローラ組立品の一実施形態を示す。

理解を容易にするために、可能である場合には、図に共通な同一要素を示すために同一参照数字が使用されている。考えられることであるが、一実施形態で開示された要素が、明確な詳説なしに他の実施形態で有利に利用されることがある。

本発明の実施形態は、半導体デバイス製造に関し、より詳細には、複数の基板を洗浄するための垂直配置デュアルメガソニックモジュールに関する。１つまたは複数のトランスデューサが、垂直配置基板の主表面に対して実質的に平行に方向付けされたメガソニック振動を発生することができる。

ある実施形態では、デュアルメガソニックモジュールの垂直配置は、基板の表面全体にわたった振動エネルギーのより一様な分布を可能にする。改善されたエネルギー分布によって、より小さなワット数を加えることができるようになる。その結果として、より小さなワット数は、モジュールのローラおよび他の構成要素の磨耗を減少させ、それによってＣｏＯを低減する。

その上、システム内の他の研磨モジュールおよび／または洗浄モジュールは基板を垂直の状態で処理するので、一般に、単一ロボットが、研磨および洗浄システムのモジュール全ての要求に応えることができる。

本明細書で説明される実施形態は、半導体基板のＣＭＰ後の洗浄の背景で説明されるが、本方法および装置が半導体回路製作シーケンスの他の部分ならびに非半導体用途で使用できることは、理解されるべきである。本明細書で説明される実施形態を実施することができる特定の装置は限定されないが、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．より販売されているＲＥＦＬＥＸＩＯＮ
ＬｋＣＭＰシステムおよびＭＩＲＲＡ ＭＥＳＡ（登録商標）システムで本発明を実施するのが特に有利である。その上、他の製造業者から入手できるＣＭＰシステムも本明細書で説明される実施形態の恩恵を受ける可能性がある。本明細書で説明される実施形態は、また、２００９年４月９日に出願されたA POLISHING SYSTEM HAVING A TRACKという名称の米国特許出願番号第１２／４２０，９９６号に記載されたオーバーヘッド環状トラックシステムを含めて、オーバーヘッド環状トラックシステムで実施することができる。

図１は、本明細書で説明される一実施形態に従ってデュアルメガソニックタンク洗浄器１４６を備える化学機械研磨システム１００の一実施形態の平面図である。化学機械研磨システム１００は、工場インタフェース１０２、洗浄器１０４、および研磨モジュール１０６を含む。ウェットロボット１０８は、工場インタフェース１０２と研磨モジュール１０６の間で基板１７０を搬送するために設けられている。

工場インタフェース１０２は、一般に、１つまたは複数のカセット１１４と１つまたは複数の搬送プラットフォーム１１６の間で基板１７０を搬送するように構成されたドライロボット１１０を含む。図１に示された実施形態では、４つの基板収納カセット１１４が示されている。ドライロボット１１０は、ロボット１１０を工場インタフェース１０２内で横方向に位置付けするためにレールまたはトラック１１２に取り付けられることがあり、それによって、ドライロボット１１０の動く範囲を広げている。その上、ドライロボット１１０は、洗浄器１０４から基板を受け取り、きれいな基板を基板収納カセット１１４に戻すように構成されている。

研磨モジュール１０６は、複数の研磨ステーション（図示されていない）を含み、この研磨ステーションで、基板は、１つまたは複数の研磨ヘッド（図示されていない）に保持されている間に研磨される。１つの例示の研磨モジュールは、２００９年４月２５日に出願されたHIGH THROUGHPUT CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEMという名称の米国特許出願番号第１２／４２７，４１１号で説明されている。

処理された基板は、ウェットロボットによって研磨モジュール１０６から洗浄器１０４へ搬送される。洗浄器１０４は、一般に、シャトル１４０および１つまたは複数の洗浄モジュール１４４を含む。シャトル１４０は、ウェットロボット１０８から１つまたは複数の洗浄モジュール１４４への処理された基板のハンドオフを容易にする搬送機構１４２を含む。処理された基板は、オーバーヘッド搬送機構（図１に示されていない）によって、シャトル１４０から１対の洗浄モジュール１４４を通して搬送される。オーバーヘッド搬送機構の例示の実施形態は、２００８年４月１５日に出願された、２００９年４月２５日に出願されたHIGH THROUGHPUT CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEMという名称の米国特許出願番号第１２／４２７，４１１号の図７Ａ〜７Ｄおよび対応する本文で説明されている。

洗浄モジュール１４４は、一般に、１つまたは複数のメガソニック洗浄器、１つまたは複数のブラシボックス、１つまたは複数のスプレイジェットボックス、および１つまたは複数の乾燥器を含む。図１に示された実施形態では、１つまたは複数の洗浄モジュール１４４の各々は、デュアルメガソニックタンク洗浄器１４６、４つのブラシボックスモジュール１４８、スプレイジェットボックスモジュール１５０、および乾燥器１５２を含む。乾燥器１５２を出る乾燥された基板は、乾燥された基板１７０を１つのウェーハ収納カセット１１４の空のスロットに戻すドライロボット１１０で回収するために水平配置に回転される。本発明の恩恵を受けるように適合される可能性のある洗浄モジュールの１つの実施形態は、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手することができるＤＥＳＩＣＡ（登録商標）である。

基板の存在の検出、基板の上げ／下げ、基板の引渡しもしくは取出し（ロボットによる）の制御、乾燥中における乾燥蒸気の送出／供給、および／または同様なものなどの乾燥モジュールの動作を制御するために、制御装置１９０が使用されることがある。制御装置１９０は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、専用ハードウェアまたは論理、同じようなものの組合せなどを含むことがある。

図２Ａ〜２Ｂは、それぞれ、メガソニックエネルギーを使用して複数の基板を同時に洗浄するために利用されることがあるデュアルメガソニックタンク洗浄器１４６の一実施形態の透視図および断面図である。デュアルメガソニックタンク洗浄器１４６は、垂直内部メガソニックモジュール２１０、２２０から溢れ出る処理流体の越流受け容器として機能するように適合された外部タンク２３０と結合され、互いに隣接して位置付けされた２つの垂直配置内部メガソニックモジュール２１０、２２０を含む。外部タンク２３０および垂直内部メガソニックモジュール２１０、２２０は、ポリビニルジフロライド（ＰＶＤＦ）または処理化学現象と共存可能な任意の他の材料のような材料を含むことができる。一実施形態では、垂直内部メガソニックモジュールは、溶接のような付着技術を使用して単一組立品を形成するように外部タンク２３０と結合されることがある。垂直内部メガソニックモジュール２１０、２２０は、垂直内部メガソニックモジュール２１０、２２０が外部タンク２３０の底２２４より下に部分的に延びるように、外部タンク２３０と結合されることがある。

図示された実施形態では、垂直内部メガソニックモジュール２１０、２２０は、各垂直内部メガソニックモジュール２１０、２２０のそれぞれの前壁２１２が互いに平行でかつそれぞれの後壁（この図には示されていない）が互いに平行であるように、並んで位置付けされている。一実施形態では、垂直内部メガソニックモジュール２１０、２２０は、垂直軸に対して僅かに角度を付けられることがあり、例えばいくつかの実施形態では１と１．５度の間、また他の実施形態では８から１０度までの角度を付けられることがある。メガソニックモジュール２１０、２２０は、各々、ベース２４０に結合され、このベース２４０は、各メガソニックモジュール２１０、２２０の支持を実現し、また垂直メガソニックモジュール２１０、２２０の流体入口および出口用マニホルドとしても機能する。デュアルメガソニックタンク洗浄装置１４６は、共通ベース板２６０を含み、この共通ベース板２６０にメガソニックモジュール２１０、２２０が個々に取り付けられている。デュアルメガソニックタンク洗浄器１４６は、さらに、外部タンク２３０の上端２２６に結合された一体化排気マニホルド２７０を含む。一実施形態では、排気マニホルド２７０は、１つまたは複数の蒸気を大気中に排気するための排気ポート２７５を持っている。一実施形態では、デュアルメガソニックタンク洗浄器１４６は、排気マニホルド２７０上に位置付けするためのカバー組立品２８０を含む。カバー組立品２８０は、メガソニックモジュール２１０、２２０から炎が出るのを妨げるだけでなく、メガソニックモジュール２１０、２２０の内部を保護するのに役立つ。カバー組立品２８０は、また、基板が入ることおよび出ることを可能にするようにカバー組立品２８０に対して滑動する滑動部分２８２を含む。

図２Ｂは、本発明の一実施形態に従った、後壁が取り除かれた状態の図２Ａのデュアルメガソニックタンク洗浄器１４６の一実施形態の断面透視図である。メガソニックモジュール２１０、２２０は、モジュール２１０、２２０がデュアルメガソニックタンク洗浄器１４６中で使用されることがある垂直配置で示されている。各メガソニックモジュール２１０、２２０は、前壁２１２と、後壁３０６（この図には示されていない）と、側壁２１６と、処理領域の底を画定するトランスデューサ２１８とによって画定されるメガソニック処理領域２１４を含む。

メガソニック処理領域２１４は、処理流体および基板２９０を保持するのに十分な内部体積を画定する幅寸法および深さ寸法を有している。一実施形態では、基板は処理流体中に部分的に浸される。他の実施形態では、基板は処理流体中に完全に浸される。前壁２１２および後壁３０６の上端に堰２２２が形成されて、メガソニック処理領域２１４中の流体が外部タンク２３０の中に溢れ出ることができるようになっている。堰２２２および側壁２１６は、基板搬送組立品が各メガソニックモジュール２１０、２２０の中へ、また各メガソニックモジュール２１０、２２０から外へ少なくとも１つの基板を搬送することができるように特定の寸法に作られた開口を画定している。

図３は、側壁２１６が取り除かれた状態の垂直メガソニックモジュールの一実施形態の部分断面図であり、図４は、後壁３０６が取り除かれた状態の垂直メガソニックモジュールの一実施形態の部分断面図である。図３および図４を参照して、メガソニック処理領域２１４を処理流体で満たすように構成された入口マニホルド３０２は、各メガソニックモジュール２１０、２２０のベース２４０に形成されている。入口マニホルド３０２は、トランスデューサ２１８より上の前壁２１２および後壁３０６に形成された、メガソニック領域２１４に通じている複数の穴３０４を有している。一実施形態では、穴３０４は、基板２９０の位置より下のメガソニック処理領域２１４中に処理流体を送り出すように角度を付けられている。流体をメガソニック処理領域２１４に供給するために、入口ポート（図示されていない）および流体供給２９４が入口マニホルド３０２と結合されている。

図２、３および４を参照して、処理中に、処理流体は、流体供給２９４および入口マニホルド３０２から流入して、複数の穴３０４を経由して底からメガソニック処理領域２１４を満たすことができる。メガソニック処理領域２１４は、処理流体で適切なレベルまで満たされることがある。一実施形態では、処理領域２１４は、処理流体中への基板２９０の完全な浸漬を可能にするレベルまで処理流体で満たされることがある。他の実施形態では、処理領域２１４は、処理流体中への基板２９０の部分的な浸漬を可能にするレベルまで処理流体で満たされることがある。処理流体は、脱イオン水（ＤＩＷ）、１つもしくは複数の溶剤、標準洗浄１（ＳＣ１）のような洗浄化学現象、界面活性剤、酸、塩基、または基板を乾燥しならびに／もしくは基板から膜および／もしくは粒子を洗い流すのに有用な任意の他の化学薬品を含むことができる。

処理流体がメガソニック処理領域２１４を満たし、堰２２２に達したときに、処理流体は堰２２２から外部タンク２３０の中へ溢れ出る。第１のメガソニックモジュール２１０および第２のメガソニックモジュール２２０からの越流処理流体が、第１のメガソニックモジュール２１０と第２のメガソニックモジュール２２０の間の、外部タンク２３０の中心にある出口ポート２３２に向かって流れるように、外部タンク２３０は、中心に向かって内側へ傾斜している。出口ポート２３２は、ポンプシステム（図示されていない）に接続されることがある。一実施形態では、出口ポート２３２は、洗浄流体の除去、排出、または再利用を容易にするように負圧容器に向けて経路を設定されることがある。使用された処理流体は、加熱され、濾過され、再循環させて垂直メガソニックモジュール２１０、２２０に戻すために調整される。したがって、外部タンク２３０は、第１のメガソニックモジュール２１０と第２のメガソニックモジュール２２０の両方に共通な流体再循環システムを実現する。一実施形態では、外部タンク２３０は、約４リットルと約５リットルの間の処理流体を保持するように特定の寸法に作られる。一実施形態では、外部タンク２３０は、約４．６リットルの処理流体を保持するように特定の寸法に作られる。

外部タンク２３０は、また、外部タンク２３０内の処理流体のレベルを検出するための複数の流体レベルセンサ２３４を含むことがある。処理流体のレベルが低いとき、流体レベルセンサ２３４は、デュアルメガソニックタンク１４６にもっと多くの処理流体を送り出すように流体供給２９４に信号を送るために帰還ループ中で使用されることがある。図２Ａの実施形態では４つの流体レベルセンサ２３４が示されているが、任意の数の流体レベルセンサ２３４が外部タンク２３０に含まれることがある。

メガソニックトランスデューサ２１８は、メガソニック処理領域２１４より下の、垂直メガソニックタンク２１０、２２０のベース２４０中に配置されている。一実施形態では、メガソニックトランスデューサ２１８は、メガソニック処理領域２１４の底を画定する。他の実施形態では、メガソニックトランスデューサ２１８は、ベース２４０の窓の後ろに配置される。一実施形態では、メガソニックトランスデューサ２１８は、フランジ３２０によって所定の位置に保持される。一実施形態では、トランスデューサ２１８は、ｕ字状チャネル３１８の中に位置付けされる（図３を参照されたし）。一実施形態では、ｕ字状チャネル３１８は、ベースモジュール２４０の一体化部分として形成される。一実施形態では、ｕ字状チャネル３１８は、フランジ３２０（図３を参照されたし）をベースモジュール２４０に結合することによって形成されることがあり、ｕ字状チャネルはベースモジュール２４０とフランジ３２０の間に画定される。フランジ３２０は、垂直メガソニックモジュール２１０、２２０をベースモジュール２４０から取り除く必要なしに、トランスデューサ２１８に容易にアクセスできるようにする。

図３を参照して、一実施形態では、ガスケット３１６（図３を参照されたし）がトランスデューサ２１８を囲繞して、処理流体がメガソニック処理領域２１４から漏れるのを妨げている。一実施形態では、ガスケット３１６は、単一部品の閉環ガスケットであることがある。一実施形態では、ガスケット３１６は、ガスケットが取り付け時に伸び、その後トランスデューサ２１８に合うように収縮するような材料を含む。一実施形態では、ガスケット３１６は複数の部品を含むことがある。一実施形態では、ガスケット３１６は、ＤｕＰｏｎｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ Ｌ．Ｌ．Ｃ．から入手できるＫａｌｒｅｚ（登録商標）のようなパーフルオロエラストマー材料を含む。

メガソニックトランスデューサ２１８は、メガソニックエネルギーをメガソニック処理領域２１４に供給するように構成されている。メガソニックトランスデューサ２１８は、例えば、圧電アクチュエータ、または所望の振幅のメガソニック周波数の振動を発生することができる任意の他の適切な機構を使用して実現されることがある。メガソニックトランスデューサ２１８は、メガソニックエネルギーをメガソニック処理領域２１４中へ送るように方向付けされた単一トランスデューサ、または複数のトランスデューサのアレイを含むことがある。メガソニックトランスデューサ２１８が、メガソニック処理領域２１４の処理流体中へエネルギーを送るとき、アコースティックストリーミング、すなわち微小バブルの流れが処理流体の中に誘起されることがある。アコースティックストリーミングは、処理される基板からの汚染物の除去を促進し、除去された粒子を処理流体中で動いている状態にしておくので、除去された粒子の基板表面への再付着を防止する。トランスデューサ２１８は、メガソニックエネルギーを基板２９０の端に対して垂直な方向に、または垂直からある角度に送るように構成されることがある。一実施形態では、メガソニックトランスデューサ２１８は、洗浄される基板２９０の直径に長さがほぼ等しいように特定の寸法に作られる。したがって、基板２９０の表面の各部分は、洗浄プロセス中に、等しい量のメガソニックエネルギーを受ける。トランスデューサ２１８は、一般に、ＲＦ電力供給２９２に結合される。

２つのトランスデューサ２１８は、メガソニックモジュール２１０、２２０ごとに１つが示されているが、もっと少ないまたはもっと多くのトランスデューサが使用されることがある。例えば、第３のトランスデューサ（図示されない）が、第１のメガソニックモジュール２１０と第２のメガソニックモジュール２２０の間に配置されて、第１のメガソニックモジュール２１０と第２のメガソニックモジュール２２０の両方にメガソニックエネルギーを送ることがある。一実施形態では、第３のトランスデューサは、処理流体中に全部または部分的に沈められて外部タンク２３０中に配置されることがある。第３のトランスデューサは、基板の主表面に対して実質的に平行な側面から基板２９０に衝突する振動エネルギーを発生するように方向付けされることがある。トランスデューサ２１８は、長方形に形作られるように示されているが、本明細書で説明される実施形態に関して任意の形のトランスデューサが使用されることがあることを理解すべきである。

その上、２つのトランスデューサ２１８が一緒に使用される必要はない。例えば、第１のメガソニックモジュール２１０のトランスデューサ２１８は、単独で使用されることがあり、または第２のメガソニックモジュール２２０のトランスデューサ２１８と異なるパワーレベルで使用されることがある。制御装置１９０は、トランスデューサ２１８の動作を制御するように適合されることがある。各トランスデューサ２１８は、連続して、周期的に、または任意の適切なサイクル時間でエネルギーを供給することがある。

一実施形態では、トランスデューサ２１８は、トランスデューサ板３１０と結合された空気冷却マニホルド３０８を使用して空冷されることがある。空気冷却マニホルド３０８は、空気のような冷却流体をメガソニックトランスデューサ２１８の裏側に向けて送るためのいくつかの穴４０３を持つ１本の管を含むことがある。一実施形態では、この管は、処理流体と反応しないアルミニウムまたは任意の他の適切な材料を含む。この管は、溶接または任意の他の適切な付着技術によってトランスデューサ板３１０と結合されることがある。一般的に、大きなトランスデューサは、動作するのにかなりの量のエネルギーを必要とし、したがって動作中にかなりの量の熱を発生する。処理中にトランスデューサ２１８を空冷できる能力は、トランスデューサ接着剤および周辺材料に悪影響を及ぼすのを妨げ、したがって、メガソニックトランスデューサ２１８の寿命を延ばし、さらに全体的なシステム保守を軽減する。

図４を参照すると、メガソニックモジュール２１０、２２０のベース２４０は、また、流体入口３１２および流体出口３１４を含む。処理後、ＤＩ水または他の適切な流体を、入口３１２を通して流してタンクにどっと流して洗い、その後出口３１４を通して排出して、処理領域が取入れマニホルドからのきれいな水洗流体で再び満たされるようにすることができる。一実施形態では、メガソニックモジュール２１０、２２０の底４０２は、メガソニックモジュール２１０、２２０の水洗および洗浄を可能にするように流体入口３１２と流体出口３１４の間で傾斜している。一実施形態では、メガソニックモジュール２１０、２２０の底４０２は、約１度と約３度の間で、例えば約１．５度で傾斜している。

図５は、図２Ａのデュアルメガソニックタンク洗浄器の一実施形態の底面図であり、ベース板２６０の一実施形態を示している。ベース板２６０は、２つの取外し可能なトランスデューサ板３１０を含む。各トランスデューサ板３１０の取外しによって、保守または取替えのために各トランスデューサ２１８に容易にアクセスすることができるようになる。トランスデューサ板３１０は、各トランスデューサ２１８のインタフェース接続を保持して、システムの下側からＲＦ電力供給２９２を接続するために容易にアクセスすることができるようにする。

図２Ｂを参照すると、ローラ組立品２０２、２０４がトランスデューサ２１８より上に位置付けされて、垂直方向で基板２９０をトランスデューサ２１８と一直線上に支持している。ローラ組立品２０２、２０４は、回転可能であり、好ましくは各々、最小接触で基板を支持するために、ｖ字状溝６１０を持つ回転可能な車輪を含む。ローラ組立品２０２、２０４は、各メガソニックモジュール２１０、２２０の前壁２１２と後壁３０６の間に延びている。ローラ組立品２０２、２０４は、メガソニック処理領域２１４中に位置付けされた基板を支持しかつ回転させるために使用される。一実施形態では、図２Ａおよび２Ｂに示されたローラ組立品２０２、２０４は、垂直から約５５度と６５度の間で、約１１０度と約１３０度の間の間隔をあけて配置されることがある。一実施形態では、図２Ａおよび２Ｂに示されたローラ組立品２０２、２０４は、基板に対する優れた支持を実現し、また各メガソニック処理領域２１４に基板２９０を置きまたは取り出すために使用される基板グリッパ組立品のための隙間も実現するために、垂直から５９度で、約１１８度の間隔をあけて配置されることがある。約１１８度の間隔は、基板の端部により多くの摩擦を与え、この摩擦は基板が回転することなく滑るのを妨げることが分かった。

グリッパ組立品は、メガソニック処理領域２１４中にロードされるまたはメガソニック処理領域２１４からアンロードされる基板に接触しおよび／または支持するために、１つまたは複数のパッド、挟み具（ｐｉｎｃｅｒｓ）または他の掴み面を含むことがある。いくつかの実施形態では、基板はメガソニック処理領域２１４に対して上げられるか下げられるので、グリッパは、レールまたは他の案内などによって垂直方向に動くように適合されることがある。

ローラ組立品２０２、２０４に位置付けされた基板２９０に接触しかつ安定化するために、安定化機構２０６が位置付けされている。安定化機構２０６は、基板２９０の側面に接触しかつ基板２９０が、ローラ組立品２０２、２０４に接して回転するとき、ぐらぐらするのを十分に減少させまたは妨げるために、任意の点に位置付けすることができる。

ベース板２６０上または任意の他の適切な位置に配置されることがあるモータ２０８は、ローラ組立品２０２、２０４の一方または両方に動作可能に結合される。一実施形態では、別個の駆動機構が各ローラ組立品２０２、２０４に含まれることがある。他の実施形態では、第１のローラ組立品２０２だけが駆動され、第２のローラ組立品２０４は、アイドラとして受動的に回転することがある。

図６は、メガソニックタンクの一実施形態の部分断面図であり、ローラ組立品の一実施形態を示す。ローラ組立品２０２は、基板２９０を支持するように適合されたローラ６０２、モータ２０８に結合されることがある歯車６０４、および歯車６０４をローラ６０２と結合するシャフト６１２を含む。いくつかの実施形態では、両方の組のローラおよび／または各組の１つだけのローラを駆動するために、ただ１つのモータが使用されることがある。一実施形態では、ローラ組立品２０２は、基板２９０がメガソニック処理領域２１４の中心に位置付けされるように位置付けされ、例えば、基板と前壁２１２の間の距離および基板と後壁３０６の間の距離は、距離Ｘである。一実施形態では、距離Ｘは約１０ｍｍと約２０ｍｍの間である。一実施形態では、距離Ｘは約１５ｍｍである。基板を処理領域２１４の中心に位置付けすることで、基板に対してエネルギーおよび処理流体を一様に分布させることができるようになる。ローラ組立品２０２は、後壁３０６と前壁２１２の間のメガソニック処理領域２１４の全幅に延びて、基板２９０がメガソニック処理領域２１４の中へ落ちトランスデューサ２１８を損傷させるのを妨げている。一実施形態では、ローラ６０２は、後壁３０６に形成された凹部６０８の中に延びている。凹部６０８は、ローラ６０２の回転を可能にするように特定の寸法に作られるが、またローラ６０２が凹部６０８から滑り出るのを妨げるに足るだけしっかりローラ６０２を保持している。ローラ６０２は後壁３０６と磁気的に結合されることがある。ローラ６０２は溝６１０を有し、この溝６１０は、図示のようにｖ字状であることがあり、またはｕ字状など違った風に形作られることがある。ローラ６０２と接触したとき、溝６１０は基板２９０の端を掴み、したがって、基板２９０がローラの回転と共に回転するようになる。図示のように、ローラ６０２と基板２９０の間にギャップ６３０が存在する。ローラ組立品２０２のシャフト６１２は、メガソニック処理領域２１４の前壁２１２の開口を通って延びている。シャフト６１２と開口の間の体積を封止するように、シャフト封止材６１６が開口中に位置付けされている。

制御装置１９０は、モータ２０８に結合され、ローラ組立品２０２の動きおよび／または回転を制御することができる。制御装置１９０は、また、ローラ組立品２０２の回転を監視する回転センサ（図示されない）から信号を受け取ることがあり、基板の回転速度の表示を行う。例えば、ローラ組立品２０２の１つまたは複数が磁石（図示されない）を含むことがあり、磁石の回転が、ローラおよび基板の回転速度を示すために使用されることがある。

図２Ａを参照すると、基板センサ２５０は、支持部材２５２など介して前壁２１２に結合されることがある。センサ２５０は、基板表面がセンサの前または近傍に位置しているかどうかを決定するように適合された赤外センサまたは他の適切なセンサを含むことができる。いくつかの実施形態では、基板センサ２５０は、垂直活性位置と水平不活性位置の間を回転できることがある。

垂直メガソニックモジュールの例示の動作
動作状態では、本発明のいくつかの実施形態に従って、第１のメガソニックモジュール２１０および第２のメガソニックモジュール２２０は、基板全体を沈めるために十分な流体を含む。基板２９０が各対応するメガソニックモジュール２１０、２２０のローラ組立品２０２、２０４に位置付けされたとき、基板２９０は、トランスデューサ２１８と一直線上にあり、かつメガソニック処理領域２１４の中心に置かれている。

動作状態では、トランスデューサ２１８は、エネルギーを与えられ、メガソニック速度で振動し始める。トランスデューサ２１８は、約３００ワットと５００ワットの間などの約２００ワットから約１，０００ワットまでの電力範囲の電力、例えば４００ワットを供給されることがある。したがって、メガソニックエネルギーは流体に結合され、流体を通って上方に進んで、主基板表面に平行に進み、少なくとも基板２９０の端面に接触する。モータ２０８はエネルギーを与えられ、第１のローラ組立品２０２を回転させて、基板２９０が回転するようにする。基板２９０が回転するときに、これと共に第２のローラ組立品２０４が受動的に回転し、したがって、基板を損傷するかもしれない滑りも減少させながら第２のローラ組立品２０４と基板２９０の間の不必要な摩擦の発生を防ぐ。安定化機構２０６が基板２９０の端部に接触して、基板２９０がぐらぐらするのを減らし、ことによると防止する。

基板２９０が所望の回転数を終えた後で、ロボットが基板２９０を他の洗浄ステーションまたは乾燥器に搬送し、新しい基板２９０を第１のローラ組立品２０２および第２のローラ組立品２０４に位置付けする。

一実施形態では、メガソニックモジュール２１０およびメガソニックモジュール２２０での各基板２９０の洗浄サイクルは、同時に起きるように同期をとられる。他の実施形態では、各基板２９０の洗浄サイクルはずれている。

前述のものは本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他のおよびさらに進んだ実施形態が、本発明の基本的な範囲から逸脱することなしに考案されることがあり、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

1. 複数の基板を洗浄するための装置であって、
   少なくとも１つの側壁および底を含む、越流処理流体を収集するための外部タンクと、
   処理流体および基板を含むように特定の寸法に作られた第１の内部メガソニックモジュールであって、前記外部タンクの中に部分的に位置付けされ、
   前記基板を実質的に垂直配置で保持するように位置付けされた１つまたは複数のローラ組立品、および
   前記処理流体を通して前記基板の方へ振動エネルギーを送るように前記第１の内部メガソニックモジュール中に位置付けされたトランスデューサ、を含む第１の内部メガソニックモジュールと、
   処理流体および基板を含むように特定の寸法に作られた第２の内部メガソニックモジュールであって、部分的に前記外部タンクの中に位置付けされ、
   前記基板を実質的に垂直配置で保持するように位置付けされた１つまたは複数のローラ組立品、および
   前記処理流体を通して前記基板の方へ振動エネルギーを送るように前記第２の内部メガソニックモジュール中に位置付けされたトランスデューサ、を含む第２の内部メガソニックモジュールと
   を備える、装置。
2. 前記第１の内部メガソニックモジュールのそれぞれの前壁と前記第２の内部メガソニックモジュールのそれぞれの前壁が互いに平行で、かつ前記第１の内部メガソニックモジュールのそれぞれの後壁と前記第２の内部メガソニックモジュールのそれぞれの後壁が互いに平行であるように、前記第１の内部メガソニックモジュールと前記第２の内部メガソニックモジュールが、前記外部タンクの中にほぼ垂直に並んで配置されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の内部メガソニックモジュールおよび前記第２の内部メガソニックモジュールが、各々、前記処理流体および所望のサイズの前記基板を保持するのに十分な内部体積を画定する幅寸法および深さ寸法を有する処理領域を備える、請求項１に記載の装置。
4. 前記外部タンクは、処理流体が前記外部タンクの中心に向かって徐々に流れ去ることができるように角度を付けられている、請求項１に記載の装置。
5. 前記外部タンク、前記第１の内部メガソニックモジュールおよび前記第２の内部メガソニックモジュールが、単一組立品を形成する、請求項１に記載の装置。
6. 前記第１および第２の内部メガソニックモジュールが、前記外部タンクの底より下に部分的に延びている、請求項１に記載の装置。
7. 前記トランスデューサが、前記第１の内部メガソニックモジュールの処理領域の底を画定し、さらに、前記垂直配置基板の主表面に対して実質的に平行な方向にメガソニックエネルギーを送るように位置付けされている、請求項１に記載の装置。
8. 前記トランスデューサは、洗浄されるべき前記基板の直径に長さがほぼ等しくなるように特定の寸法に作られている、請求項１に記載の装置。
9. 前記１つまたは複数のローラ組立品の少なくとも１つが、前記内部メガソニックモジュールの前記それぞれの前壁と前記それぞれの後壁の間に延びている、請求項１に記載の装置。
10. 各内部メガソニックモジュールが、さらに、基板安定化機構を備える、請求項９に記載の装置。
11. 前記第１の内部メガソニックモジュールおよび前記第２の内部メガソニックモジュールが、共通のベース板に取り付けられ、前記トランスデューサが前記共通ベース板と結合されている、請求項１に記載の装置。
12. 前記第１の内部メガソニックモジュールおよび前記第２の内部メガソニックモジュールが、各々、前記モジュールの水洗および洗浄を可能にするように流体入口および流体出口を有する、請求項１１に記載の装置。
13. 各内部メガソニックモジュールの底が、水洗流体および洗浄流体の流出を可能にするように前記流体入口と前記流体出口の間で傾斜している、請求項１２に記載の装置。
14. 前記第１の内部メガソニックモジュールおよび前記第２の内部メガソニックモジュールが、各々、処理流体を前記内部モジュールの中へ送り出すための複数の角度の付いた穴を持つ垂直壁を有し、前記複数の角度の付いた穴が、前記複数のローラ組立品より下にある、請求項１に記載の装置。
15. 複数の基板を処理する方法であって、
    各垂直処理チャンバが少なくとも部分的に外部タンクの中に収納されており、各垂直処理チャンバが、
    処理流体および基板を含むように特定の寸法に作られた内部メガソニックモジュールを備え、前記内部メガソニックモジュールが前記外部タンクの中に部分的に位置付けされており、前記内部メガソニックモジュールが、
    前記基板を実質的に垂直配置で保持するように位置付けされた１つまたは複数のローラ組立品、および
    前記処理流体を通して前記基板の方へ振動エネルギーを送るように前記内部メガソニックモジュール中に位置付けされたトランスデューサ、を含む、別個の垂直処理チャンバの中へ各基板を導入し、
    前記基板を各内部メガソニックモジュール中で回転させ、
    前記内部タンクの下方から前記基板の方へメガソニックエネルギーを送る
    ことを含む、方法。

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