JP6490202B2 - 半導体ウェハ洗浄装置及び半導体ウェハ洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は概して半導体ウェハの洗浄に関する。より詳細には、本発明はブラシでの洗浄のような物理洗浄による、半導体ウェハ洗浄装置及び半導体ウェハ洗浄方法の技術分野に関する。

半導体デバイスの製造過程では、ほぼ全ての作業手順において洗浄が行われ、半導体デバイスの集積度が高まるにつれ洗浄工程がより頻繁に必要となる。多くの洗浄処理において、たった一回の洗浄処理が要求基準を満たさなかった場合でも、チップ全体が不良品となってしまう。ゆえに、洗浄は半導体デバイスの製造にとって大変重要である。

半導体デバイス製造中に発生し、ウェハに付着する汚染物質には、主に微粒子、金属汚染物質、及び有機汚染物質等がある。現時点で、ウェハの汚染物質を除去するための従来からの方法としては、湿式洗浄と乾式洗浄とがある。湿式洗浄では、化学溶液又は脱イオン水を用いてウェハの濯ぎ洗いをすることで、汚染物質を効果的に除去する。一方乾式洗浄では、ガスを使用してウェハに残った汚染物質を除去する。湿式洗浄と乾式洗浄との何れも、主に化学反応により汚染物質を除去するもので、ウェハの表面に対して物理的な力を加えるものではない。しかし、半導体デバイスの構造が複雑になるにつれ、ウェハ表面の洗浄に関する要求が高まっている。このため、従来の洗浄装置や洗浄方法では、もはや洗浄工程の要求に応えることができない。ゆえに半導体技術の発展に伴う要求に見合うように、改良された半導体ウェハ洗浄装置及び半導体ウェハ洗浄方法を開発する必要がある。

本発明は、ブラシヘッドを使用した半導体ウェハ洗浄装置及び半導体ウェハ洗浄方法を提供するものである。この装置及び方法により洗浄効果が向上し、半導体技術の発展に伴う要求に見合うことができる。

本発明の半導体ウェハ洗浄装置は、ブラシモジュールと、旋回アームと、回転アクチュエータと、昇降アクチュエータと、を備える。ブラシモジュールは、ウェハの表面に対して機械的な外力を加えるためのブラシヘッドを有する。ブラシモジュールは旋回アームの一端に取付けられる。回転アクチュエータは旋回アームの他端に接続される。回転アクチュエータは、ウェハの表面全体に亘って旋回アームを旋回駆動することにより、ブラシヘッドをウェハの表面全体に亘って移動させる。昇降アクチュエータは旋回アームの他端に接続される。昇降アクチュエータは、旋回アームを昇降駆動することにより、ブラシモジュールを昇降させる。

本発明の半導体ウェハ洗浄方法は、ウェハをウェハチャック上に載置し、ウェハを回転させる載置回転ステップと、前記ウェハの表面へ、洗浄用化学薬品又は純水を吐出する吐出ステップと、ブラシモジュールのブラシヘッドが前記ウェハの表面上方に位置するように、前記ブラシモジュールを洗浄チャンバ内に移動させる移動ステップと、前記ブラシモジュールを、ウェハの表面に近い位置まで、第１の速度で下降させる第１下降ステップと、前記ブラシモジュールを、所定の高さである処理位置まで、第２の速度で下降させる第２下降ステップと、所定の手順に基づいて、前記ブラシモジュールの前記ブラシヘッドを、前記ウェハの表面全体に亘って旋回させるブラシヘッド旋回ステップと、前記ブラシモジュールを、前記ウェハの上方の位置まで移動させる上昇ステップと、前記ブラシモジュールを前記洗浄チャンバの外へと旋回させるブラシモジュール旋回ステップと、前記ウェハの表面への、前記洗浄用化学薬品又は前記純水の吐出を止める吐出停止ステップと、前記ウェハを乾燥させる乾燥ステップと、前記ウェハを前記ウェハチャックから取外す取外しステップとを含む。

本発明は当業者にとって、添付の図面を参照しながら、以下に記載される実施形態を読むことで、明らかとなる。

図１Ａは本発明の実施形態の一例に係る、半導体ウェハ洗浄装置の図である。 図１Ｂは本発明の実施形態の他の一例に係る、半導体ウェハ洗浄装置の図である。 図２Ａは本発明の実施形態の更に他の一例に係る、半導体ウェハ洗浄装置の図である。 図２Ｂは本発明の実施形態の更に他の一例に係る、半導体ウェハ洗浄装置の図である。 図３Ａは本発明の実施形態の更に他の一例に係る、半導体ウェハ洗浄装置の図である。 図３Ｂは本発明の実施形態の更に他の一例に係る、半導体ウェハ洗浄装置の図である。 図４は本発明の実施形態の更に他の一例に係る、半導体ウェハ洗浄装置の図である。

図１Ａは本発明の実施形態の一例に係る、半導体ウェハ洗浄装置の図である。該装置は、ブラシモジュール１０１８と、旋回アーム１０１０と、回転アクチュエータ１０１１と、昇降アクチュエータ１０１２と、を備える。

ブラシモジュール１０１８は、旋回アーム１０１０の一端に取付けられる。ブラシモジュール１０１８は垂直に配置され、ブラシヘッド１０１６と、ブラシベース部１０１５と、下部軸受１００５と、下部取付部１００７と、コイルバネ１００６と、上部取付部１００８と、上部軸受１０２０と、緩衝器１００９と、を備える。ブラシヘッド１０１６はブラシベース部１０１５に取付けられる。下部軸受１００５の一端はブラシベース部１０１５に接続され、他端は下部取付部１００７に接続される。コイルバネ１００６の一端は下部取付部１００７に固定され、他端は上部取付部１００８に固定される。上部取付部１００８は下部取付部１００７の反対側に配置される。上部軸受１０２０の一端は上部取付部１００８に接続され、他端は緩衝器１００９に接続される。液体式又はガス式の緩衝器１００９は、洗浄工程の間ブラシモジュール１０１８を安定した状態で垂直に保持するために使用される。ブラシヘッド１０１６はＰＶＡスポンジ製又はナイロンフィラメント製であり得る。

旋回アーム１０１０の他端は、回転アクチュエータ１０１１と、昇降アクチュエータ１０１２と、に接続される。回転アクチュエータ１０１１が、旋回アーム１０１０を、ウェハの表面全体に亘って旋回駆動することにより、ブラシヘッド１０１６が、洗浄工程の間、ウェハの表面全体に亘って移動し得る。昇降アクチュエータ１０１２が、旋回アーム１０１０を昇降駆動することにより、ブラシモジュール１０１８がウェハの表面に加える押圧力を調整し得る。旋回アーム１０１０は、回転アクチュエータ１０１１及び／又は昇降アクチュエータ１０１２による駆動により、旋回、昇降、又は旋回と同時に昇降し得る。昇降アクチュエータ１０１２には、旋回アーム１０１０が垂直に下降する距離を制限するための制止器１０１４が設けられる。制止器１０１４は、ブラシヘッド１０１６がウェハの表面に加える押圧力を、許容範囲内に制限する。旋回アーム１０１０上に位置するひずみ計測器１０１３は、ブラシヘッド１０１６がウェハの表面を押圧している間、コイルバネ１００６の変形を計測する。

半導体ウェハ洗浄装置は、洗浄チャンバ（図１Ａには図示せず）を更に備える。洗浄チャンバは、ウェハチャック１００２と、回転駆動機構１００４と、少なくとも１個のノズル１０１９とを備える。ウェハチャック１００２は、ウェハ１００１を保持しかつ位置決めするために、洗浄チャンバ内に配置される。回転駆動機構１００４は、ウェハチャック１００２を回転駆動する。少なくとも１個のノズル１０１９は、ウェハ１００１の表面上に、洗浄用化学薬品又は脱イオン水を吐出する。

ウェハ１００１を洗浄するために、半導体ウェハ洗浄装置を使用するとき、ウェハ１００１はウェハチャック１００２上に載置される。回転駆動機構１００４は、ウェハチャック１００２を、ある回転速度で回転駆動する。好ましくは、この回転速度は３０ｒｐｍ以上１５００ｒｐｍ以下である。ノズル１０１９は、洗浄用化学薬品又は脱イオン水をウェハ１００１の表面上に吐出する。このとき、洗浄用化学薬品又は脱イオン水の流量は、１００ｍＬ／ｍｉｎ以上４０００ｍＬ／ｍｉｎ以下の範囲に制御される。回転アクチュエータ１０１１は、旋回アーム１０１０を旋回駆動することにより、ブラシヘッド１０１６がウェハ１００１の表面上方に位置するように、ブラシモジュール１０１８を洗浄チャンバ内に移動させる。そして昇降アクチュエータ１０１２は、旋回アーム１０１０を下降駆動することにより、ブラシモジュール１０１８を、ウェハ１００１の表面に近い位置まで、第１の速度で下降させる。旋回アーム１０１０は、昇降アクチュエータ１０１２の駆動により下降を続け、ブラシモジュール１０１８を、所定の高さである処理位置まで、第１の速度よりも遅い第２の速度で下降させる。第１の速度及び第２の速度の両方とも、個別に制御され得る。回転アクチュエータ１０１１は旋回アーム１０１０を旋回駆動し、ウェハ１００１の表面を洗浄するための所定の手順に基づいて、ブラシモジュール１０１８のブラシヘッド１０１６を、ウェハ１００１の表面全体に亘って旋回させる。所定の手順の終了後、旋回アーム１０１０は旋回を止め、昇降アクチュエータ１０１２は旋回アーム１０１０を上昇駆動する。これによりブラシモジュール１０１８は、ウェハ１００１の表面上方に位置するように上昇する。回転アクチュエータ１０１１は旋回アーム１０１０を旋回駆動し、ブラシモジュール１０１８を洗浄チャンバの外へ移動させる。ノズル１０１９は、ウェハ１００１の表面への洗浄用化学薬品又は脱イオン水の吐出を止める。最後に、ウェハ１００１を乾燥させ、ウェハチャック１００２から取り外す。

以上に記載された洗浄工程において、ブラシモジュール１０１８は、ウェハ１００１の表面に対して、機械的な外力を加える。この機械的な外力の強さは、昇降アクチュエータ１０１２による旋回アーム１０１０の昇降駆動により制御される。ウェハ１００１がウェハチャック１００２と共に回転する間、旋回アーム１０１０は、回転アクチュエータ１０１１により旋回駆動されることにより、ブラシヘッド１０１６をウェハ１００１の表面全体に亘って移動させる。旋回アーム１０１０はまた、昇降アクチュエータ１０１２によって、制御され得る程度の垂直方向の速度で、ウェハ１００１に向かって下降駆動される。昇降アクチュエータ１０１２は、旋回アーム１０１０とブラシモジュール１０１８とを、ブラシヘッド１０１６がウェハ１００１の表面を押圧する処理位置へと移動させる。コイルバネ１００６が弾性変形することにより、ブラシヘッド１０１６が、ウェハ１００１の表面に作用させる押圧力が生成される。この弾性変形は、ブラシモジュール１０１８の処理位置の高さにより決定される。ノズル１０１９が、洗浄用化学薬品又は脱イオン水を、ウェハ１００１の表面へと吐出する一方で、ブラシヘッド１０１６が、ウェハ１００１の表面を押圧する。洗浄用化学薬品又は脱イオン水は、ブラシヘッド１０１６とウェハ１００１の表面との間で、柔らかい媒体を形成することにより、ウェハ１００１の表面に形成された構造物に対する、傷や損傷の発生を防ぐ。

図１Ｂは、本発明の実施形態の他の一例に係る半導体ウェハ洗浄装置を図示する。図１Ａの半導体ウェハ洗浄装置を基にした当該装置は、制御部１０３１を更に備える。制御部１０３１は、ひずみ計測器１０１３と、昇降アクチュエータ１０１２とに接続される。ひずみ計測器１０１３と、制御部１０３１と、昇降アクチュエータ１０１２とは、閉ループ制御を形成することにより、洗浄工程中に旋回アーム１０１０がウェハ１００１の表面を移動する間に、旋回アーム１０１０の垂直方向の処理位置をリアルタイムで制御する。これにより、ブラシモジュール１０１８の垂直方向の処理位置をリアルタイムに制御し得る。ウェハ１００１の表面に作用する、ブラシモジュール１０１８の押圧力は、ひずみ計測器１０１３によって検出され、ひずみ計測器１０１３は、検出信号を生成する。ひずみ計測器１０１３は、この検出信号を、制御部１０３１へと送信する。制御部１０３１は、検出信号を受信し、昇降アクチュエータ１０１２へとフィードバックを行う。昇降アクチュエータ１０１２は、制御部１０３１からのフィードバックに基づき、旋回アーム１０１０の処理位置の高さを調節する。

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の実施形態の更に他の一例に係る半導体ウェハ洗浄装置を図示する。当該装置は、ブラシモジュール２０１８と、旋回アーム２０１０と、回転アクチュエータ２０１１と、昇降アクチュエータ２０１２と、を備える。

ブラシモジュール２０１８は、旋回アーム２０１０の一端に取付けられる。ブラシモジュール２０１８は垂直に配置され、ブラシヘッド２０１６と、ブラシベース部２０１５と、下部軸受２００５と、下部取付部２００７と、コイルバネ２００６と、上部取付部２００８と、上部軸受２０２０と、緩衝器２００９と、を備える。ブラシヘッド２０１６はブラシベース部２０１５に取付けられる。下部軸受２００５の一端はブラシベース部２０１５に接続され、他端は下部取付部２００７に接続される。コイルバネ２００６の一端は下部取付部２００７に固定され、他端は上部取付部２００８に固定される。上部取付部２００８は下部取付部２００７の反対側に配置される。上部軸受２０２０の一端は上部取付部２００８に接続され、他端は緩衝器２００９に接続される。液体式又はガス式の緩衝器２００９は、洗浄工程の間ブラシモジュール２０１８を安定した状態で垂直に保持するために使用される。

旋回アーム２０１０の他端は、回転アクチュエータ２０１１と昇降アクチュエータ２０１２と、に接続される。回転アクチュエータ２０１１は、旋回アーム２０１０を、ウェハの表面全体に亘って旋回駆動することにより、ブラシモジュール２０１８は、洗浄工程の間、ウェハの表面全体に亘って移動し得る。昇降アクチュエータ２０１２は、旋回アーム２０１０を昇降駆動することにより、ブラシモジュール２０１８がウェハの表面に加える押圧力を調整し得る。旋回アーム２０１０は、回転アクチュエータ２０１１及び／又は昇降アクチュエータ２０１２による駆動により、旋回、昇降、又は旋回と同時に昇降し得る。昇降アクチュエータ２０１２には、旋回アーム２０１０が垂直に下降する距離を制限するための制止器２０１４が設けられる。制止器２０１４は、ブラシヘッド２０１６がウェハの表面に加える押圧力を、許容範囲内に制限する。旋回アーム２０１０上に位置するひずみ計測器２０１３は、ブラシヘッド２０１６がウェハの表面を押圧している間、コイルバネ２００６の変形を計測する。

半導体ウェハ洗浄装置は、洗浄チャンバ２０００を更に備える。洗浄チャンバ２０００は、ウェハチャックと、回転駆動機構と、少なくとも１個のノズルとを備える。ウェハチャックは、ウェハ２００１を保持しかつ位置決めするために、洗浄チャンバ２０００内に配置される。回転駆動機構は、ウェハチャックを回転駆動する。少なくとも１個のノズル２０１９は、ウェハ２００１の表面上に、洗浄用化学薬品又は脱イオン水を吐出する。

洗浄チャンバ２０００の脇には、ブラシ洗浄口２０４０が設けられる。ブラシ洗浄口２０４０は、ブラシヘッド２０１６がアイドル状態の時にブラシヘッド２０１６を洗浄し、かつブラシモジュール２０１８が通常の状態にあるか否かを確認するために使用される。ブラシ洗浄口２０４０は、少なくとも１つの排出口２０４３と、少なくとも１つの注入口２０４１と、を備える。ブラシ洗浄口２０４０の底には、力センサ２０４５が設置され、信号ケーブル２０４７により、制御部に接続される。カバー２０４９は、力センサ２０４５を覆うことにより、力センサ２０４５がブラシ洗浄口２０４０内の洗浄液と接触することを防いでいる。ブラシヘッド２０１６がアイドル状態の時に、回転アクチュエータ２０１１は、旋回アーム２０１０を駆動して、洗浄チャンバ２０００の中から、ブラシ洗浄口２０４０の中へと移動させる。昇降アクチュエータ２０１２は、ブラシヘッド２０１６を、所定の高さの洗浄位置にあるブラシ洗浄口２０４０へと下降駆動する。脱イオン水等の洗浄液が、ブラシヘッド２０１６に向けて吹き付けられる。ブラシヘッド２０１６と力センサ２０４５との間には、隙間が設けられる。ブラシモジュール２０１８に異常が発生した場合（例えばコイルバネ２００６の異常）、力センサ２０４５は、押圧力を検知しかつ信号を送信することにより、半導体ウェハ洗浄装置が、ウェハ２００１を処理しないようにする。

図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の実施形態の更に他の一例に係る半導体ウェハ洗浄装置を図示する。当該装置は、ブラシモジュール３０１８と、旋回アーム３０１０と、回転アクチュエータ３０１１と、昇降アクチュエータ３０１２とを備える。

ブラシモジュール３０１８は、旋回アーム３０１０の一端に取付けられる。ブラシモジュール３０１８は垂直に配置され、ブラシヘッド３０１６と、ブラシベース部３０１５と、下部軸受３００５と、下部取付部３００７と、コイルバネ３００６と、上部取付部３００８と、上部軸受３０２０と、緩衝器３００９と、を備える。ブラシヘッド３０１６はブラシベース部３０１５に取付けられる。下部軸受３００５の一端はブラシベース部３０１５に接続され、他端は下部取付部３００７に接続される。コイルバネ３００６の一端は下部取付部３００７に固定され、他端は上部取付部３００８に固定される。上部取付部３００８は下部取付部３００７の反対側に配置される。上部軸受３０２０の一端は上部取付部３００８に接続され、他端は緩衝器３００９に接続される。液体式又はガス式の緩衝器３００９は、洗浄工程の間ブラシモジュール３０１８を安定した状態で垂直に保持するために使用される。

旋回アーム３０１０の他端は、回転アクチュエータ３０１１と昇降アクチュエータ３０１２と、に接続される。回転アクチュエータ３０１１は、旋回アーム３０１０を、ウェハの表面全体に亘って旋回駆動することにより、ブラシモジュール３０１８は、洗浄工程の間、ウェハの表面全体に亘って移動し得る。昇降アクチュエータ３０１２は、旋回アーム３０１０を昇降駆動することにより、ブラシモジュール３０１８がウェハの表面に加える押圧力を調整し得る。旋回アーム３０１０は、回転アクチュエータ３０１１及び／又は昇降アクチュエータ３０１２による駆動により、旋回、昇降、又は旋回と同時に昇降し得る。昇降アクチュエータ３０１２には、旋回アーム３０１０が垂直に下降する距離を制限するための制止器３０１４が設けられる。制止器３０１４は、ブラシヘッド３０１６がウェハの表面に加える押圧力を、許容範囲内に制限する。旋回アーム３０１０上に位置するひずみ計測器３０１３は、ブラシヘッド３０１６がウェハの表面を押圧している間、コイルバネ３００６の変形を計測する。

半導体ウェハ洗浄装置は、洗浄チャンバ３０００を更に備える。洗浄チャンバ３０００は、ウェハチャックと、回転駆動機構と、少なくとも１個のノズル３０１９とを備える。ウェハチャックは、ウェハ３００１を保持しかつ位置決めするために、洗浄チャンバ３０００内に配置される。回転駆動機構は、ウェハチャックを回転駆動する。少なくとも１個のノズル３０１９は、ウェハ３００１の表面上に、洗浄用化学薬品又は脱イオン水を吐出する。

洗浄チャンバ３０００の脇には、ブラシ洗浄口３０４０が設けられる。ブラシ洗浄口３０４０は、ブラシヘッド３０１６がアイドル状態の時にブラシヘッド３０１６を洗浄し、かつブラシモジュール３０１８が通常の状態にあるか否かを確認するために使用される。ブラシ洗浄口３０４０は、少なくとも１つの排出口３０４３と、少なくとも１つの注入口３０４１と、を備える。ブラシ洗浄口３０４０の底には、力センサ３０４５が設置され、信号ケーブル３０４７により、制御部に接続される。カバー３０４９は、力センサ３０４５を覆うことにより、力センサ３０４５がブラシ洗浄口３０４０内の洗浄液と接触することを防いでいる。一対のブラシ位置センサ３０５１が、ブラシモジュール３０１８の状態を確認するために、ブラシ洗浄口３０４０を挟んで対向して設置される。ブラシヘッド３０１６がブラシ洗浄口３０４０内へと下降したとき、ブラシ位置センサ３０５１は始動する。ブラシ位置センサ３０５１が始動した時点での、ブラシヘッド３０１６の垂直方向の移動距離は記録されかつ逐次比較される。垂直方向の移動距離が所定の範囲を超えた場合、ブラシモジュール３０１８が異常であることを示す信号が送信される。

図４は、本発明の実施形態の更に他の一例に係る半導体ウェハ洗浄装置を図示する。当該装置は、ブラシモジュール４０１８と、旋回アーム４０１０と、回転アクチュエータ４０１１と、昇降アクチュエータ４０１２とを備える。

ブラシモジュール４０１８は、旋回アーム４０１０の一端に取付けられる。ブラシ取付外板４０２０ブラシ取付外板４０２０ブラシモジュール４０１８は垂直に配置され、ブラシヘッド４０１６と、ブラシベース部４０１５と、軸受４００５と、可撓性部品４００７と、少なくとも１つの緩衝器４００９と、コイルバネ４００６と、取付部４００８と、ブラシ外殻４０２０と、を備える。ブラシヘッド４０１６はブラシベース部４０１５に取付けられる。軸受４００５の一端はブラシベース部４０１５に接続され、他端はブラシ外殻４０２０内へと貫通し、可撓性部品４００７の一面に接続される。可撓性部品４００７の他面は、緩衝器４００９に接続される。緩衝器４００９は、ブラシ外殻４０２０に取付けられ、洗浄工程の間ブラシモジュール４０１８を安定した状態で垂直に保持するために使用される。コイルバネ４００６はブラシ外殻４０２０内に収容される。コイルバネ４００６の一端は、可撓性部品４００７の他面に固定され、他端は取付部４００８に固定される。取付部４００８はブラシ外殻４０２０の上端かつ可撓性部品４００７の反対側に配置される。取付部４００８は、ブラシ外殻４０２０の天板となり得る。旋回アーム４０１０の一端に固定されたブラシ外殻４０２０は、ブラシモジュール４０１８を旋回アームの一端に取付けるためのものである。

旋回アーム４０１０の他端は、回転アクチュエータ４０１１と昇降アクチュエータ４０１２と、に接続される。回転アクチュエータ４０１１は、旋回アーム４０１０を、ウェハの表面全体に亘って旋回駆動することにより、ブラシモジュール４０１８は、洗浄工程の間、ウェハの表面全体に亘って移動し得る。昇降アクチュエータ４０１２は、旋回アーム４０１０を昇降駆動することにより、ブラシモジュール４０１８がウェハの表面に加える押圧力を調整し得る。旋回アーム４０１０は、回転アクチュエータ４０１１及び／又は昇降アクチュエータ４０１２による駆動により、旋回、昇降、又は旋回と同時に昇降し得る。昇降アクチュエータ４０１２には、旋回アーム４０１０が垂直に下降する距離を制限するための制止器４０１４が設けられる。制止器４０１４は、ブラシヘッド４０１６がウェハの表面に加える押圧力を、許容範囲内に制限する。旋回アーム４０１０上に位置するひずみ計測器４０１３は、ブラシヘッド４０１６がウェハの表面を押圧している間、コイルバネ４００６の変形を計測する。

半導体ウェハ洗浄装置は、洗浄チャンバを更に備える。洗浄チャンバはウェハチャック４００２と、回転駆動機構４００４と、少なくとも１個のノズル４０１９とを備える。ウェハチャック４００２は、ウェハ４００１を保持しかつ位置決めするために、洗浄チャンバ内に配置される。回転駆動機構４００４は、ウェハチャック４００２を回転駆動する。少なくとも１個のノズル４０１９は、ウェハ４００１の表面上に、洗浄用化学薬品又は脱イオン水を吐出する。

本発明に係る半導体ウェハ洗浄方法も開示される。

ステップ１：ウェハをウェハチャック上に載置して、該ウェハを３０ｒｐｍ以上１５００ｒｐｍ以下の回転速度で回転させる。

ステップ２：洗浄用化学薬品又は脱イオン水をウェハの表面上に吐出する。このとき、洗浄用化学薬品又は脱イオン水の流量は、毎分１００ｍＬ／ｍｉｎ以上４０００ｍＬ／ｍｉｎ以下の範囲に制御される。

ステップ３：ブラシモジュールのブラシヘッドがウェハの表面上方に位置するように、ブラシモジュールを洗浄チャンバ内に移動させる。

ステップ４：ブラシモジュールを、ウェハの表面に近い位置まで、制御可能な第１の速度で下降させる。

ステップ５：ブラシモジュールを、所定の高さである処理位置まで、制御可能でかつ第１の速度よりも遅い第２の速度で下降させる。

ステップ６：所定の手順に基づいて、ブラシモジュールのブラシヘッドを、ウェハの表面全体に亘って旋回させる。

ステップ７：ブラシモジュールを、ウェハの上方の位置まで移動させる。

ステップ８：ブラシモジュールを洗浄チャンバの外へと旋回させる。好ましくは、ブラシモジュールをブラシ洗浄口へと旋回させ、ブラシヘッドを洗浄する。

ステップ９：ウェハの表面への、洗浄用化学薬品又は脱イオン水の吐出を止める。

ステップ１０：ウェハを乾燥させる。

ステップ１１：ウェハをウェハチャックから取外す。

ステップ５の処理位置における、ブラシモジュールの高さは、ブラシヘッドによりウェハの表面に対して加えられる押圧力を考慮して、予め調整される。

ステップ８において、ブラシヘッド洗浄工程は、ブラシヘッドをブラシ洗浄口へと下降移動させる工程を含み、ブラシ洗浄口では、ブラシヘッドに洗浄液が吹き付けられる。通常では、ブラシヘッドは、ブラシ洗浄口内部に取付けられた力センサから離れて位置している。ブラシモジュールに異常が発生した場合（例えばコイルバネの異常）、力センサは押圧力を検知し、システムが警報を発せられ、ウェハの供給が停止する。

以上本発明の明細書は、図示及び記載の目的で提示された。本明細書は、本発明を、開示されたとおりに網羅するものでもなければ限定するものでもない。上記に教示に鑑みて、多くの改良や変更が成され得ることは明らかである。当業者にとって明らかとなり得るこれらの改良や変更は、添付の特許請求の範囲によって定義されるとおり、本発明の範囲内に含まれるものである。

Claims (11)

1. 半導体ウェハ洗浄装置であって、
   ウェハの表面に対して機械的な外力を加えるためのブラシヘッドを有するブラシモジュールと、
   一端に、前記ブラシモジュールが取付けられる旋回アームと、
   前記旋回アームの他端に接続され、前記ウェハの表面全体に亘って前記旋回アームを旋回駆動することにより、前記ブラシヘッドを前記ウェハの表面全体に亘って移動させる、回転アクチュエータと、
   前記旋回アームの他端に接続され、前記旋回アームを昇降駆動することにより、前記ブラシモジュールを昇降させる昇降アクチュエータと、を備え、
   前記ブラシモジュールは、垂直に配置されるとともに、ブラシベース部と、軸受と、可撓性部品と、少なくとも１つの緩衝器と、コイルバネと、取付部と、ブラシ外殻と、を有し、
   前記ブラシヘッドは前記ブラシベース部に取付けられ、
   前記軸受の一端は前記ブラシベース部に接続され、他端は前記ブラシ外殻内へと貫通して、前記可撓性部品の一面に接続され、
   前記可撓性部品の他面は、前記緩衝器に接続され、
   前記緩衝器は、前記ブラシ外殻に取付けられ、
   前記コイルバネの一端は、前記可撓性部品の他面に固定され、他端は取付部に固定され、
   前記取付部は、前記ブラシ外殻の天板であって、前記可撓性部品の反対側に配置され、
   前記ブラシモジュールは、前記コイルバネが弾性変形することにより、前記ブラシヘッドによる、前記ウェハの表面に作用する押圧力が生成され、
   前記コイルバネの前記弾性変形は、前記ブラシモジュールの処理位置の高さにより決定されることを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
2. 請求項１に記載の半導体ウェハ洗浄装置において、
   前記旋回アームは、前記回転アクチュエータ及び／又は前記昇降アクチュエータによる駆動により、旋回、昇降、又は旋回と同時に昇降することを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
3. 請求項１に記載の半導体ウェハ洗浄装置において、
   前記昇降アクチュエータには、前記旋回アームが垂直に下降する距離を制限するための制止器が設けられ、
   前記制止器は、前記ブラシヘッドが前記ウェハの表面に加える押圧力を、許容範囲内に制限することを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
4. 請求項１に記載の半導体ウェハ洗浄装置において、
   前記旋回アーム上に位置し、前記ブラシヘッドが前記ウェハの表面を押圧している間、前記コイルバネの変形を計測するひずみ計測器を更に備えることを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
5. 請求項４に記載の半導体ウェハ洗浄装置において、
   前記ひずみ計測器と前記昇降アクチュエータとに接続された制御部を更に備え、
   前記ウェハの表面に作用する、前記ブラシモジュールの押圧力は、前記ひずみ計測器によって検出され、
   前記ひずみ計測器は、検出信号を生成し、生成した前記検出信号を前記制御部へと送信し、
   前記制御部は送信された前記検出信号を受信し、前記昇降アクチュエータへとフィードバックを行い、
   前記昇降アクチュエータは、前記制御部からのフィードバックに基づき、前記旋回アームの処理位置の高さを調節することを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
6. 請求項１に記載の半導体ウェハ洗浄装置において、
   前記ブラシヘッドを洗浄するための、ブラシ洗浄口を更に備えることを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
7. 請求項６に記載の半導体ウェハ洗浄装置において、
   前記ブラシ洗浄口は、力センサと、信号ケーブルとを有し、
   前記力センサは前記ブラシ洗浄口の底に設置され、
   さらに、前記力センサは、前記ブラシモジュールが通常の状態か否かを確認するために、制御部に、前記信号ケーブルにより接続されることを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
8. 請求項７に記載の半導体ウェハ洗浄装置において、
   前記ブラシ洗浄口は、前記力センサを覆うことにより、前記力センサが前記ブラシ洗浄口内の洗浄液と接触しないようにするカバーを有することを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
9. 請求項６に記載の半導体ウェハ洗浄装置において、
   前記ブラシモジュールの状態を確認するために、前記ブラシ洗浄口を挟んで対向して設置される、一対のブラシ位置センサを更に備え、
   前記ブラシ位置センサは、前記ブラシヘッドが前記ブラシ洗浄口内へと下降したときに始動し、前記ブラシ位置センサが始動した時点での、前記ブラシヘッドの垂直方向の移動距離は記録されかつ逐次比較され、前記垂直方向の移動距離が所定の範囲を超えた場合、前記ブラシモジュールが異常であることを示す信号が送信されることを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
10. 請求項１に記載の半導体ウェハ洗浄装置において、
    洗浄チャンバを更に備え、
    前記洗浄チャンバは、前記ウェハを保持しかつ位置決めするために、前記洗浄チャンバ内に配置されるウェハチャックと、前記ウェハチャックを回転駆動する回転駆動機構と、前記ウェハの表面上に、洗浄用化学薬品又は脱イオン水を吐出するための少なくとも１個のノズルとを含むことを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。
11. 半導体ウェハ洗浄装置であって、
    ウェハの表面に対して機械的な外力を加えるためのブラシヘッドを有するブラシモジュールと、
    一端に、前記ブラシモジュールが取付けられる旋回アームと、
    前記旋回アームの他端に接続され、前記ウェハの表面全体に亘って前記旋回アームを旋回駆動することにより、前記ブラシヘッドを前記ウェハの表面全体に亘って移動させる、回転アクチュエータと、
    前記旋回アームの他端に接続され、前記旋回アームを昇降駆動することにより、前記ブラシモジュールを昇降させる昇降アクチュエータと、を備え、
    前記ブラシモジュールは、垂直に配置されるとともに、ブラシベース部と、下部軸受と、下部取付部と、上部取付部と、上部軸受と、緩衝器と、コイルバネと、を有し、
    前記ブラシヘッドは前記ブラシベース部に取付けられ、
    前記下部軸受の一端は前記ブラシベース部に接続され、他端は前記下部取付部に接続され、
    前記コイルバネの一端は前記下部取付部に固定され、他端は前記上部取付部に固定され、
    前記上部取付部は、前記下部取付部の反対側に配置され、該上部軸受の一端は前記上部取付部に接続され、他端は前記緩衝器に接続され、
    前記ブラシモジュールは、前記コイルバネが弾性変形することにより、前記ブラシヘッドによる、前記ウェハの表面に作用する押圧力が生成され、
    前記コイルバネの前記弾性変形は、前記ブラシモジュールの処理位置の高さにより決定され、
    前記緩衝器は、流体シリンダで構成され、
    前記上部取付部は、前記緩衝器のピストンに接続されていることを特徴とする半導体ウェハ洗浄装置。