JP3065106B2 - ウェハースクラビング装置 - Google Patents
ウェハースクラビング装置Info
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Description
ォトマスク、コンパクトディスクその他のような薄いデ
ィスクを洗浄するための装置に関し、詳しくは本発明
は、二重のブラシ配列を用いるスクラビング装置にし
て、ブラシの回転によって被洗浄ディスクの回転が誘起
され、回転するブラシと回転するディスクとの間の、デ
ィスク上での各ブラシの相対位置に基いて生じる速度差
により、ディスクの両面及びエッジ部が共にスクラビン
グされるスクラビング装置に関する。
にはゲルマニウム或はガリウムアルセニドである細長い
結晶(ビレット)材料からスライスされる。ウェハー
は、結晶を非常に薄い(約0.5mm厚)スライス体に切断
することにより得られる。次いでこれらのスライス体は
ラッピングされ、研磨される。
伴流粒子や、ラッピング及び研磨により除去された半導
体材料の粒子はウェハー表面に付着しがちである。これ
らの付着物はウェハーのそれ以降のプロセス処理(例え
ばマスキング及びエッチング)に先立って除去し、そう
したそれ以降のプロセス処理のために必要なウルトラク
リーン条件を維持しなければならない。
の両面を完全に洗浄することのできる装置を提供するこ
とに対してかなりの注意が向けられて来ている。
装置を提供することである。
自在のブラシを含むブラシ機構を含むウェハースクラビ
ング装置が提供される。各ブラシは各一本の回転軸に取
り付けられ、相互に相対して位置決めされる。各ブラシ
の各回転軸には単一の駆動機構が取り付けられ、この駆
動機構が各ブラシを相互に反対方向に回転させる。ブラ
シ機構には、各ブラシをクランプ及びアンクランプして
これら各ブラシ間のギャップを開閉するための開閉手段
も含まれる。ブラシ機構には更に、各ブラシを、静止状
態の旋回チャック上に支持したウェハーの両面上に伸延
させるための伸延手段も含まれる。ウェハーは、スピン
チャックの旋回プレートの周囲に沿って設けられた支持
体上に配置した真空/加圧パッドの頂部に載置される。
これらのパッドは圧縮空気の流れを放出し、ウェハーを
その上方に浮揚させる空気のクッションを創り出すよう
になっている。支持体の、これらの真空/加圧パッドに
隣り合う部分には、ウェハーの所望されざる横方向移動
を防止するためのローラーが取り付けられる。
回転する各ブラシ間に位置決めされるようにして、ウェ
ハーに関する半径方向に伸延される。回転する各ブラシ
がウェハーと接触される。各ブラシが回転することによ
りウェハーが、真空/加圧パッドの提供する空気クッシ
ョン上で旋回する。更に、各ブラシはウェハー表面を横
断して半径方向に軸線方向において前後に移動せしめら
れるが必ずしもそうでなくとも良い。各ブラシは低速で
回転され、一方、ウェハーの回転速度はウェハーの中心
に関する各ブラシの半径方向位置に従い変化する。各ブ
ラシとウェハーとの間のこの速度差により、所望のスク
ラビング作動が生じる。
る。この場合、第1のブラシ機構は予備洗浄スクラビン
グを実施し、この第2のブラシ機構は最終洗浄スクラビ
ングを実施する。この配列構成により、第1及び第2の
各ブラシ機構で使用する各ブラシの使用寿命は延長され
る。
ピューター制御されるようになっている。
図である。
クの側面図である。
てなる旋回チャックの平面図である。
側面図である。
平面図である。
を表すグラフである。
様の平面図である。
1には本発明に従うウェハースクラビング装置10が示さ
れている。ウェハースクラビング装置10は単一のエンク
ロージャー12の内部に収納されるのが好ましい。ウェハ
ースクラビング装置10は、被洗浄ウェハーWを支持する
ための旋回チャック14を含み、また、ウェハーWをスク
ラビングするための一対のブラシを含むブラシ機構16を
も含む。このブラシ機構16は、ブラシを回転させるため
の駆動機構20を含み、更にブラシをクランプ及びアンク
ランプするためのクランプ機構22とを含み、また各ブラ
シをウェハーWの表面を半径方向に横断させるためのモ
ーター24を含んでいる。
ック軸28に取り付けられた相互交換自在の旋回プレート
26(図3にも示される)を有している。旋回チャック軸
28と旋回プレート26とは、旋回モーター(図示せず)に
より回転されるようになっている。図2に最も良く示さ
れるように、半径方向支持アーム30の各端部から支持部
材32が伸延され、この支持部材32の各端部には真空/加
圧パッド34が設けられる。各真空/加圧パッド34は旋回
チャック14上でウェハーWを支持する。この各真空/加
圧パッド34が、旋回チャックとウェハーとの間の唯一の
接触点である。各真空/加圧パッド34は、旋回チャック
14が旋回中(即ち、ブラシスクラビング以外のウェハー
プロセス処理ステップ中)に、真空吸引により、ウェハ
ーWを然るべき位置にしっかりと保持することができ
る。更には、各真空/加圧パッド34は、ウェハーWをそ
の上に浮揚させることのできる空気クッションを創出す
るための圧縮空気の流れを放出するようになっている。
各真空/加圧パッド34に隣り合ってローラー36が配置さ
れる。これらのローラー36は支持部材32の端部に取り付
けられこの端部から外側に伸延されたプラットフォーム
38上に位置付けられる。こうした配列構成により各ロー
ル36は、ウェハーWのリムに沿って位置決めされるの
で、ウェハーの横方向移動が防止され、一方、ウェハー
はスクラビングプロセス中で、その場で自由に回転する
ことが可能となる。旋回プレートが相互交換自在である
ことから、旋回チャックを、適切な各寸法形状を有する
旋回プレート(色々の比率の一組の相互交換自在の旋回
プレートから選択した)を提供することのみにより、色
々の直径のウェハーのみならずへん平なウェハーを収受
するような構成のものとすることができることを銘記さ
れたい。
手方向に伸延する一対のブラシ18を含んでいる。ブラシ
18は円筒形状を有するものとして例示されるが、切頭円
錐形状その他の形状を有するものとすることもできる。
更には、各ブラシ18は、色々のサイズのウェハーを収受
するための異なる寸法において提供され得る。各ブラシ
18は、交換が容易でありしかもポリビニルアセテート
(PVA)その他の多孔質或はスポンジ状の材料から形成
されるのが望ましい。しかしながら、各ブラシをナイロ
ン製の針毛から形成することもできる。
対するように位置決めされる。回転軸40は、好ましくは
1つの駆動機構20により、反対方向に一定速度で旋回
(夫々の中心軸線を中心として)することが出来る。駆
動機構20は、ギヤ及びベルトカップリング(図示せず)
と協働するステップモーター或はサーボモーターを含み
得る。
プしてこれら各ブラシ間のギャップを開閉するためのク
ランプ機構22を含む。クランプ機構22(図5参照)は好
ましくはクランプシリンダー42を含み、このクランプシ
リンダー42が既知のリンク機構を介して回転軸40と協働
して、各ブラシ18をシリンダー内の空気圧操作に応答し
て相互に前進及び後退させる。
ン駆動その他により各ブラシ18を長手方向に移動(即
ち、回転軸40の軸線に沿って移動)させるためのモータ
ー24を含む。
(図示せず)の出力側に結合するのが好ましい。コント
ローラーは望ましくはCPU,ROM,RAMを含み、ウェハース
クラビング装置10の運転上の全様相、特に、ブラシ18の
回転、クランピング、そして位置決めを制御するための
指令信号を、予め決定されたプログラムに従い送出す
る。コントローラーの構造と、ウェハースクラビング装
置10に関する要求機能を実施するためのコントローラー
の適用とは、当業者には周知の範囲内のものである。
は、ウェハーWを、手で或は好ましくは自動ウェハー取
り扱い機、例えばロボットアーム(図示せず)を使用し
て、静止状態の旋回チャック12の真空/加圧パッド34上
に配置する。クランプ機構22が各ブラシ18間のギャップ
を開放し、各ブラシが、被洗浄ウェハーWをその間部分
に(支持部材32を回避して)位置決めするように半径方
向に伸延される。図6に関して以下に議論する理由か
ら、各ブラシ18の遠方端19がウェハーWの直径の約3/4
を越えて延伸しないようにするのが望ましい。次いで各
ブラシ18は、駆動機構20により反対方向に定速回転され
る。クランプ機構22が各ブラシ18をウェハーWの表面に
接近させると、ウェハーが、静止状態の旋回チャック14
に配置した真空/加圧パッド34の導入する空気クッショ
ン上で旋回する。各ブラシ18がウェハー表面に均一且つ
等しい加圧を加えるのが望ましい。従って、各ブラシ18
によりウェハー表面に行使される加圧量はコントローラ
ーによる制御を受ける(この目的のためのコントローラ
ーの適用は当業者に良く知られる範囲内のものである)
のが好ましい。各ブラシ18は、モーター24によってウェ
ハー表面を横断する方向に軸線方向において前後移動さ
れ、各ブラシはウェハーの両面及びエッジの全表面を覆
う範囲で作用する。
ー表面の、このウェハーWの中心から各ブラシの遠方端
19までの半径方向距離に従って変化する回転速度との間
の速度差によりスクラビング作用が生じる。図6にはブ
ラシ位置とウェハー回転速度との関係がグラフで示され
る。図6によれば、ブラシが直径200mmの代表的なウェ
ハーを完全に横断して伸延し、60rpmの一定速度で回転
する時(位置“−100mm")は各ブラシによるウェハー回
転が誘起されず、従ってウェハー両面全体の摩擦的なス
クラビング作用は生じない。しかしながら、各ブラシの
遠方端がウェハーの中心にまで延伸する時(位置“0")
には、各ブラシはウェハー表面の最大の回転を誘起し、
各ブラシはウェハーの両面及びエッジの全表面を覆う範
囲でスクラビング作用を生じる。
提供するための位置に位置決めされている。図4で“X"
は、ウェハーWの中心と、ウェハー直径の約1/4の点位
置との間の半径方向距離を表す。この距離“X"が、ウェ
ハー表面に関する、各ブラシ18の(遠方端19から計って
の)好ましい移動範囲を画定する。最適な結果を創出す
るためにはこの距離“X"を幾分変化させるのが望まし
い。
位置に水或は洗浄液の流れを差し向け、粒子を洗い流す
のが望ましい。図1及び図2に示されるように、この洗
浄はウェハーWの上下に位置決めしたスプレーノズル44
を提供することにより実現される。スプレーノズル44
は、供給パイプ46を通して純水或は洗浄液に接続される
のが好ましい。水或は洗浄液の流量は、ポンプ及び弁配
列構成(図示せず)により制御され得る。またポンプ及
び弁配列構成は、結局、コントローラーにより制御され
る(この目的のためのコントローラーの適用は当業者に
は周知の範囲内のものである)。
らの水或は洗浄液の放出を止め、余剰の水或は洗浄液を
従来手段により排出する。ブラシ18の回転を止めてクラ
ンプ手段をアンクランプし、ブラシ18を引き込める。真
空/加圧パッド34からの圧縮空気の放出を止め、代わり
に真空吸引を導入してウェハーWを旋回チャック14上の
然るべき位置に保持し、ウェハーの随意的な第2の洗浄
と、ウェハーの旋回乾燥とに備える。ウェハーの旋回乾
燥には、ウェハー表面を乾燥させるのに十分な時間、ウ
ェハーWを然るべく保持したままで旋回チャック14を高
速回転させることが含まれる。スプレーノズルを旋回乾
燥の様相が開始されるまで連続的に運転すれば、随意的
な第2の洗浄は実施するまでもなくなることは明らかで
ある。
16と夫々が同じである2つのブラシ機構48及び50が組み
込まれている。ブラシ機構48及び50は図7では約90度離
れているが、ブラシ機構を幾つかその他の角度位置(例
えば180度離れた位置)に配置することもできる。2つ
のブラシ機構48及び50を設けたことにより、この別態様
のウェハースクラビング装置によれば予備洗浄スクラビ
ングと、最終洗浄スクラビングとを提供することが可能
となりこれにより、各ブラシ機構48及び50で使用するブ
ラシの有効寿命が延長される。
内で多くの変更を成し得ることを理解されたい。
装置が提供される。
Claims (28)
- 【請求項1】薄いディスクを洗浄するためのスクラビン
グ装置であって、 ディスクホルダーと、 ブラシ機構にして、一対のブラシと、各ブラシを各ブラ
シの軸方向を中心として反対方向に定速回転させるため
の回転手段と、各ブラシ間にディスクを位置決めした状
態で各ブラシを相互にクランピング及びアンクランピン
グするためのクランプ手段と、各ブラシの軸方向におい
て各ブラシをディスク表面を該ディスクの半径方向に横
断させる状態下に各ブラシを各ブラシの軸方向の前後に
伸長させるための伸長手段とを含み、各ブラシが、ディ
スクの直径の約3/4を越えない軸方向長さを有し、各ブ
ラシの、各ブラシの軸方向を中心としての反対方向への
回転がディスクの可変速回転を誘起し、各ブラシの、前
記ディスクの表面を該ディスクの半径方向に横断する状
態下での各ブラシの軸方向の前後への伸長が、定速回転
する各ブラシと、可変速回転するディスクとの間に、デ
ィスクと、該ディスク上での各ブラシとの相対位置に基
く速度差を生じさせ、該速度差が、ディスクの表面及び
エッジの摩擦スクラビングを生ぜしめる複数のブラシ機
構と、 を含むスクラビング装置。 - 【請求項2】ディスクホルダーが旋回チャックである請
求の範囲1のスクラビング装置。 - 【請求項3】旋回チャックが真空/加圧パッドを含み、
該真空/加圧パッドが、ディスクがその上で浮揚するこ
とのできる空気のクッションを創出するための圧縮空気
の流れを放出すると共に、真空吸引によりディスクを静
止位置に抑え付けるようになっている請求の範囲2のス
クラビング装置。 - 【請求項4】回転手段が、ブラシを取り付ける回転軸
と、該回転軸を駆動するためのステップモーターとを含
んでいる請求の範囲1のスクラビング装置。 - 【請求項5】回転手段の、ブラシを取り付ける回転軸を
駆動するためのサーボモーターを含んでいる請求の範囲
1のスクラビング装置。 - 【請求項6】ディスクの表面位置に流体の流れを配向す
るためのスプレーノズルを更に含んでいる請求の範囲1
のスクラビング装置。 - 【請求項7】ディスクホルダー、回転手段、クランプ手
段、伸長手段、の作動を制御するためのコントローラー
を更に含んでいる請求の範囲1のスクラビング装置。 - 【請求項8】薄いディスクを洗浄するためのスクラビン
グ装置であって、 ディスクホルダーと、 複数のブラシ機構にして、各ブラシ機構が、一対のブラ
シと、各ブラシを各ブラシの軸方向を中心として反対方
向に定速回転させるための回転手段と、各ブラシ間にデ
ィスクを位置決めした状態で各ブラシを相互にクランピ
ング及びアンクランピングするためのクランプ手段と、
各ブラシの軸方向において各ブラシをディスク表面を該
ディスクの半径方向に横断させる状態下に各ブラシを各
ブラシの軸方向の前後に伸長させるための伸長手段とを
含み、各ブラシが、ディスクの直径の約3/4を越えない
軸方向長さを有し、各ブラシの、各ブラシの軸方向を中
心としての反対方向への回転がディスクの可変速回転を
誘起し、各ブラシの、前記ディスクの表面を該ディスク
の半径方向に横断する状態下での各ブラシの軸方向の前
後への伸長が、定速回転する各ブラシと、可変速回転す
るディスクとの間に、ディスクと、該ディスク上での各
ブラシとの相対位置に基く速度差を生じさせ、該速度差
が、ディスクの表面及びエッジの摩擦スクラビングを生
ぜしめる複数のブラシ機構と、 を含むスクラビング装置。 - 【請求項9】ディスクホルダーが旋回チャックである請
求の範囲8のスクラビング装置。 - 【請求項10】旋回チャックが真空/加圧パッドを含
み、該真空/加圧パッドが、ディスクがその上で浮揚す
ることのできる空気のクッションを創出するための圧縮
空気の流れを放出すると共に、真空吸引によりディスク
を静止位置に抑え付けるようになっている請求の範囲9
のスクラビング装置。 - 【請求項11】回転手段の、ブラシを取り付ける回転軸
を駆動するためのモーターを含んでいる請求の範囲8の
スクラビング装置。 - 【請求項12】ディスクホルダー、回転手段、クランプ
手段、伸長手段、の作動を制御するためのコントローラ
ーを更に含んでいる請求の範囲8のスクラビング装置。 - 【請求項13】薄いディスクを洗浄するためのスクラビ
ング装置であって、 ディスクホルダと、 ブラシ機構にして、ディスクの表面と接触するべく位置
決めした一対のブラシにして、各ブラシが、ディスクの
直径の約3/4を越えない軸方向長さを有する一対のブラ
シと、各ブラシを、各ブラシの軸方向を中心として反対
方向に回転させるための手段と、を含むブラシ機構とを
含み、 各ブラシの、前記各ブラシの軸方向を中心としての反対
方向への回転がディスクの回転を誘起し、各ブラシの、
ディスクの表面上を該ディスクの半径方向に横断する状
態での軸線方向位置が、各ブラシの回転速度とディスク
の回転速度との間に、ディスク上での該ディスクと各ブ
ラシとの相対位置に基づく速度差を生じさせ、該速度差
が、ディスクの表面及び縁部の摩擦スクラビングを生ぜ
しめるスクラビング装置。 - 【請求項14】各ブラシが交換自在である請求の範囲13
のスクラビング装置。 - 【請求項15】ディスクホルダーが旋回チャックである
請求の範囲13のスクラビング装置。 - 【請求項16】旋回チャックが、相互交換自在の旋回プ
レートを含んでいる請求の範囲15のスクラビング装置。 - 【請求項17】旋回チャックが真空/加圧パッドを含
み、該真空/加圧パッドが、ディスクがその上で浮揚す
ることのできる空気のクッションを創出するための圧縮
空気の流れを放出すると共に、真空吸引によりディスク
を静止位置に抑え付けるようになっている請求の範囲15
のスクラビング装置。 - 【請求項18】回転手段が、ブラシを取り付ける回転軸
と、該回転軸を駆動するためのステップモーターとを含
んでいる請求の範囲13のスクラビング装置。 - 【請求項19】回転手段の、ブラシを取り付ける回転軸
を駆動するためのサーボモーターを含んでいる請求の範
囲13のスクラビング装置。 - 【請求項20】ディスクの表面位置に流体の流れを配向
するためのスプレーノズルを更に含んでいる請求の範囲
13のスクラビング装置。 - 【請求項21】ブラシ機構が、各ブラシをディスク上で
位置決めするための位置決め手段を更に含み、スクラビ
ング装置が、ディスクホルダー、回転手段、位置決め手
段、の作動を制御するためのコントローラーを更に含ん
でいる請求の範囲13のスクラビング装置。 - 【請求項22】薄いディスクを洗浄するためのスクラビ
ング装置であって、 ディスクホルダーと、 複数のブラシ機構にして、ディスクの表面と接触するべ
く位置決めした一対のブラシにして、各ブラシが、ディ
スクの直径の約3/4を越えない軸方向長さを有する一対
のブラシと、各ブラシを、各ブラシの軸方向を中心とし
て反対方向に回転させるための手段と、を各々含む複数
のブラシ機構とを含み、 各ブラシの、前記各ブラシの軸方向を中心としての反対
方向への回転がディスクの回転を誘起し、各ブラシの、
ディスクの表面上を該ディスクの半径方向に横断する状
態での軸線方向位置が、各ブラシの回転速度とディスク
の回転速度との間に、ディスク上での該ディスクと各ブ
ラシとの相対位置に基づく速度差を生じさせ、該速度差
が、ディスクの表面及び縁部の摩擦スクラビングを生ぜ
しめるスクラビング装置。 - 【請求項23】各ブラシが交換自在である請求の範囲22
のスクラビング装置。 - 【請求項24】ディスクホルダーが旋回チャックである
請求の範囲22のスクラビング装置。 - 【請求項25】旋回チャックが、相互交換自在の旋回プ
レートを含んでいる請求の範囲24のスクラビング装置。 - 【請求項26】旋回チャックが真空/加圧パッドを含
み、該真空/加圧パッドが、ディスクがその上で浮揚す
ることのできる空気のクッションを創出するための圧縮
空気の流れを放出すると共に、真空吸引によりディスク
を静止位置に抑え付けるようになっている請求の範囲24
のスクラビング装置。 - 【請求項27】回転手段が、ブラシを取り付ける回転軸
と、該回転軸を駆動するためのモーターとを含んでいる
請求の範囲22のスクラビング装置。 - 【請求項28】各ブラシ機構が、各ブラシをディスク上
で位置決めするための位置決め手段を更に含み、スクラ
ビング装置が、ディスクホルダー、回転手段、位置決め
手段、の作動を制御するためのコントローラーを更に含
んでいる請求の範囲22のスクラビング装置。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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