JP6591555B2 - 落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置、および、その装置を備えるチャンバ - Google Patents

落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置、および、その装置を備えるチャンバ Download PDF

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Description

発明の分野
本発明は一般的に、落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置、および、その装置を備えるチャンバに関する。特に、半導体デバイスにメガソニック/超音波エネルギーを印加して半導体デバイスを洗浄する装置に関する。
科学技術の発展に伴い、半導体洗浄工程も日ごとに成熟しつつある。従来の機械洗浄工程とは異なる多くの先進的なハイテク洗浄装置および設備が、半導体製造および処理の市場においてその存在感を示し始めている。最良とされるものの一つとして、メガソニック/超音波装置を有する装置および設備が高く評価されている。
前記メガソニック/超音波装置は、先進的なハイテク洗浄装置および設備において主要なユニットである。メガソニック/超音波装置は常にノズルを伴う。洗浄工程において、高周波振動効果と化学反応によって、メガソニック/超音波に駆動される洗浄液の分子が連続して半導体デバイスの表面に非常に高速で衝突することにより、粒子や細かい異物が除去され洗浄液に溶解する。
前記先進的なハイテク洗浄装置および設備の主要なユニットである、メガソニック/超音波装置は巨大で重量がある。一般的に、メガソニック/超音波装置はキャリア上に固定され、キャリアと共に洗浄液内を移動する。洗浄工程において、メガソニック/超音波装置は、半導体デバイスの上方に配置され、メガソニック/超音波を半導体デバイスに送出する。長期間の使用を通して、メガソニック/超音波装置がキャリアにしっかりと固定されていない場合、または、メガソニック/超音波装置とキャリアとの固定が緩んだ場合には、メガソニック/超音波装置が落下して下にある半導体デバイスを粉々に破壊する可能性がある。また、メガソニック/超音波装置は、洗浄工程中移動し続けるため、メガソニック/超音波装置が落下するリスクが増加する。半導体デバイスが数千ドル以上のコストがかかることは既に知られている。したがって、こういったことが充分に管理されていないと、製造業者およびサプライアにとって大きなコストとなる。
更に、長期間の使用を経て、メガソニック/超音波装置やその他のユニットに粒子や細かい異物が発生することがある。したがって、チャンバ内でメガソニック/超音波装置を頻繁に洗浄する必要がある。
本発明の一実施形態によると、落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置(以下、落下防止機能付き洗浄装置と称す)が提供される。落下防止機能付き洗浄装置は、キャリアに接続されたノズルと、前記キャリアに固定され、洗浄工程において前記ノズルと共に使用されるメガソニック/超音波装置と、前記メガソニック/超音波装置が緩み落下するか否かの判断のために、前記メガソニック/超音波装置と前記キャリアとの距離を検出するセンサとを備えている。
本発明の別の実施形態によれば、以下のチャンバが提供される。前記チャンバは、キャリアに接続されたノズルと、前記キャリアに固定され、洗浄工程において前記ノズルと共に使用されるメガソニック/超音波装置と、前記メガソニック/超音波装置が緩んで落下するか否かの判断のために、前記メガソニック/超音波装置と前記キャリアとの距離を検出するセンサとを備える耐落下装置とを備えた落下防止機能付き洗浄装置と、前記半導体デバイスを保持および回転させるチャックと、半導体デバイスの上方で前後に揺動し薬液又は気体を噴霧して前記半導体デバイスを洗浄するスイングスプレーヘッドと、スイングスプレーヘッドまたはメガソニック/超音波装置をフラッシングまたは洗浄するための少なくとも二つのトレイとを備えている。
本発明は、落下防止機能付き洗浄装置を提供する。本発明はまた、前記耐落下装置を備えるチャンバを提供する。他の目的および特徴は、添付の図面および以下の詳細な説明から明らかになるであろう。但し、前記図面は本発明の例示であり、本発明の範囲を制限するものではない。
落下防止機能付き洗浄装置の一例を示す図である。 落下防止機能付き洗浄装置の一例を示す図である。 落下防止機能付き洗浄装置の一例を示す底面図である。 落下防止機能付き洗浄装置の一例を示す底面図である。 落下防止機能付き洗浄装置のメガソニック/超音波装置の一例を示す図である。 前記落下防止機能付き洗浄装置のセンサの一例を示す図である。 本発明のチャンバの一例を示す図である。 本発明のチャンバの一例を示す図である。 チャンバのトレイの一例を示す図である。 チャンバ内の落下防止機能付き洗浄装置の一例を示す図である。 チャンバのメガソニック/超音波装置の一例を示す図である。 チャンバのセンサの一例を示す図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に関する以下の記載は、本発明を当該説明に開示される内容に限定するものではない。
図1aおよび図1bは、落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置(以下、落下防止機能付き洗浄装置と称す)の一例を示す図である。前記落下防止機能付き洗浄装置は、キャリア101に接続されたノズル102と、キャリア101に固定され、洗浄工程においてノズル102と共に使用されるメガソニック/超音波装置105と、メガソニック/超音波装置105が緩んで落下するか否かの判断のために、メガソニック/超音波装置105とキャリア101との距離を検出するセンサ104とを備えている。また、落下防止機能付き洗浄装置は、落下防止機能付き洗浄装置を移動させるスイングアーム103を備えている。
図2aおよび図2bは、落下防止機能付き洗浄装置の一例を示す底面図である。図2aに示すように、メガソニック/超音波装置105は扇状であり、丸い形状の半導体デバイスに合わせることが可能である。また、図2bには半導体デバイスを洗浄する落下防止機能付き洗浄装置の一例が示されており、前記落下防止機能付き洗浄装置からはメガソニック/超音波装置105が取り外されている。したがってセンサ104は、キャリア101に固定され、メガソニック/超音波装置とキャリア101との間に配置されていることが分かる。
本発明の一実施形態において、センサ信号等のセンサからの出力は、メガソニック/超音波装置105およびキャリア101の距離に比例する。メガソニック/超音波装置105およびキャリア101の距離が最小値であれば、センサ信号等のセンサからの出力は「0」となる。一実施形態では、センサ104の精度は0.01mm以上である。
一実施形態において、前記落下防止機能付き洗浄装置はさらに、センサ104に接続された自動警報器を備えている。センサ信号が所定の閾値を超えると、自動警報器がトリガされ、作業者にメガソニック/超音波装置105を固定するように促す。これにより、メガソニック/超音波装置105が落下して下にある半導体デバイスを破壊する可能性が低下する。
図3は、前記落下防止機能付き洗浄装置のメガソニック/超音波装置の一例を示す図である。一実施形態において、メガソニック/超音波装置105は、キャリア101の底面に少なくとも一つのネジおよびナットで固定されており、これによって、メガソニック/超音波装置105とキャリア101との間の距離を調整可能となっている。一実施形態では、メガソニック/超音波装置105には、三組のネジとナット108が三角形状に配置されている。メガソニック/超音波装置105とキャリア101との間の距離は、少なくとも一組のネジとナット108を緩める又は締めることで調整可能である。センサ104は、ネジおよびナット108を喪失することによって起こるメガソニック/超音波装置105の位置変化を検出する。全三組のネジおよびナットの一部を喪失することにより、メガソニック/超音波装置105の位置が変化する可能性がある。センサ104は、メガソニック/超音波装置105とキャリア101との間の距離を検出し、前記距離はセンサ104の出力によって示され、ネジとナットを調整する際に参照される。つまり、センサの出力に応じて、少なくとも一組のネジおよびナットを緩められる又は締められる。洗浄工程では、ノズル102から洗浄液を半導体デバイスへ流出させ、メガソニック/超音波装置105を前記洗浄液に浸漬させてメガソニック/超音波を発生させる。
図4は、前記落下防止機能付き洗浄装置のセンサの一例を示す図である。図4に示すように、一実施形態において、センサ104は計測端106および固定端107とを備える圧力センサであって、固定端107はキャリア101に固定され、計測端106は伸縮自在であり、メガソニック/超音波装置105によって強く押されている。圧力センサは、計測端106の伸張量を検出して、メガソニック/超音波装置105が緩んで落下しそうかを判断している。
別の実施形態において、センサ104は光センサである。前記光センサはメガソニック/超音波装置105に光信号を発し、反射された光信号を受信することにより、前記光信号の往復に要した時間を算出する。これにより、キャリア101とメガソニック/超音波装置105との間の距離を検出することができる。
一実施形態において、センサ104は電気センサである。前記電気センサは、電気的パラメータの変化を監視することにより、キャリア101とメガソニック/超音波装置105との間の距離を検出することができる。
図5a〜図9には、本発明で提供されるチャンバが図示されている。
図5aから図5bは、本発明のチャンバの一例を示す図である。
図5aおよび図5bに示すように、チャンバは、キャリア501に接続されたノズル502と、キャリア501に固定され、洗浄工程においてノズル502と共に使用されるメガソニック/超音波装置505と、メガソニック/超音波装置505が緩んで落下するか否かの判断のために、メガソニック/超音波装置505とキャリア501との距離を検出するセンサ504とを備えた落下防止機能付き洗浄装置500と、半導体デバイス510を保持および回転させるチャック509と、半導体デバイス510の上方で前後に揺動し薬液や気体を噴霧して半導体デバイス510を洗浄するスイングスプレーヘッド512と、スイングスプレーヘッド512またはメガソニック/超音波装置505をフラッシングまたは洗浄するための少なくとも二つのトレイ513とを備えている。落下防止機能付き洗浄装置500はさらに、スイングアーム503と垂直アクチュエータ508とを備えている。スイングアーム503は落下防止機能付き洗浄装置500を移動させる。垂直アクチュエータ508は落下防止機能付き洗浄装置500を上下移動させる。チャック509は、洗浄工程において半導体デバイス510を回転させる。また、半導体デバイス510の移動を防止するために、複数のクランプ要素511がチャック509上および半導体デバイス510の周辺に配置されている。
洗浄工程では、スイングスプレーヘッド512がまず、半導体デバイス510の上方の作業位置において前後に揺動して、半導体デバイス510に薬液を噴射する。その後、スイングスプレーヘッド512はアイドリング位置へ移動し、メガソニック/超音波装置505が作業位置へと移動する。ノズル502は作業位置において、半導体デバイス510に薬液を噴射し続け、メガソニック/超音波装置505は垂直アクチュエータ508に下降駆動されて薬液に浸漬され、メガソニック/超音波を発生させて半導体デバイス505を洗浄する。メガソニック/超音波が薬液内で振動して伝播する一方、チャック509は、洗浄工程において半導体デバイス510を回転させる。これにより、洗浄工程において半導体デバイス510が洗浄される。
当業者に知られている通り、長期間の使用によって、粒子や細かい異物がメガソニック/超音波装置505およびノズル502に発生し得る。したがって、メガソニック/超音波装置505およびノズル502を、これらのアイドリング期間にチャンバ内で頻繁に洗浄する必要がある。このためチャンバには、スイングスプレーヘッド512またはメガソニック/超音波装置505を、フラッシングまたは洗浄するための少なくとも二つのトレイ513が設けられている。
図5aでは、メガソニック/超音波装置505が作業しており、スイングスプレーヘッド512は第二アイドリング位置へ留まり、トレイ513aの上方にスイングスプレーヘッド512が維持されている。
図5bでは、スイングスプレーヘッド512が作業しており、スイングアーム503は第一アイドリング位置へ留まり、メガソニック/超音波装置505がトレイ513b上方に維持されている。
前記少なくとも二つのトレイ513、つまりトレイ513aおよびトレイ513bは、ぞれぞれスイングスプレーヘッド512およびメガソニック/超音波装置505と合うように異なる形状を有していてもよい。図6には、本チャンバにおけるトレイ513の一例が示されている。トレイ513は、内側トレイ516および外側トレイ515を有しており、内側トレイ516は外側トレイ515の中に配置されており、外側トレイ515より低い側壁を有している。内側トレイ516と外側トレイ517の両方が排出口517を有している。また、トレイ513は、液体を吐出してスイングスプレーヘッド512またはメガソニック/超音波装置505をフラッシングまたは洗浄する吐出ヘッド518を備えている。
場合によっては、洗浄工程を開始する前に、スイングスプレーヘッド512およびメガソニック/超音波装置505をフラッシングする必要がある。これは、スイングスプレーヘッド512およびノズル502から噴霧される薬液が、洗浄工程開始時において、工程要件を満たしていない可能性があるためである。温度や流量等といったいくつかの技術的パラメータには、それほど安定していないものもあるため、洗浄工程を開始する前にスイングスプレーヘッド512およびメガソニック/超音波装置505をフラッシングする必要がある。
スイングスプレーヘッド512およびメガソニック/超音波装置505のフラッシングを行うには、スイングスプレーヘッド512またはメガソニック/超音波装置505を1つのトレイ513の上に移動させ、一定期間薬液をトレイ513に噴出させる。さらに、ノズル502およびスイングスプレーヘッド512は、関連する技術的パラメータ検出を目的とした監視システムに接続されている。スイングスプレーヘッド512およびメガソニック/超音波装置505は、薬液が処理要件を満たすまでは作業位置には移動されない。スイングアーム503が湾曲していると、メガソニック/超音波装置505と半導体デバイス510との間の距離が近くなりすぎて、洗浄工程中に半導体デバイス510を破損させてしまう場合がある。したがって、トレイ513bの両側には少なくとも一組の変換器514が水平に配置され、光信号の送受信によってスイングアーム503が湾曲しているか否かを検出する。一実施形態において、変換器514はレーザー変換器である。スイングアーム503がアイドリング位置に戻った後、前記少なくとも一組の変換器514が光信号を受信できない場合、スイングアーム503が湾曲しており、交換または修理を要することになる。それ以外の場合、前記少なくとも一組の変換器514が光信号を通常通り受信できれば、スイングアーム503が水平であることになる。
スイングスプレーヘッド512およびメガソニック/超音波装置505を洗浄するには、アイドリング期間中に、スイングスプレーヘッド512またはメガソニック/超音波装置505が1つのトレイ513の上に移動させられる。吐出ヘッド518がスイングスプレーヘッド512またはメガソニック/超音波装置505に向けて洗浄液を吐出し、スイングスプレーヘッド512またはメガソニック/超音波装置505を洗浄する。そして、メガソニック/超音波装置505は、垂直アクチュエータ508に駆動されて下降し、洗浄液に浸漬される。これにより、粒子や異物が液体の吐出によって取り除かれる。一実施形態において、前記洗浄液はDIWである。図6を参照すると、吐出ヘッド518は内側トレイ516にあり、内側トレイ516は外側トレイ515よりも低い側壁を有することが分かる。したがって、内側トレイ516が洗浄液で満たされている場合、余分な洗浄液が外側トレイ515に溢れ出す。これにより内側トレイ516内の洗浄液は清浄に保たれ、スイングスプレーヘッド512またはメガソニック/超音波装置505の洗浄に寄与する。また、内側トレイ516および外側トレイ515はそれぞれ洗浄液を排出する排出口517を有している。
図7は、チャンバの落下防止機能付き洗浄装置の一例を示す図である。落下防止機能付き洗浄装置は、キャリア501に接続されたノズル502と、キャリア501に固定され、洗浄工程においてノズル502と共に使用されるメガソニック/超音波装置505と、メガソニック/超音波装置505が緩んで落下するか否かの判断のために、メガソニック/超音波装置505とキャリア501との距離を検出するセンサ504とを備えている。また、落下防止機能付き洗浄装置は、当該装置を移動させるスイングアーム503を備えている。一実施形態において、メガソニック/超音波装置505は扇状であり、丸い形状の半導体デバイス510に合わせることが可能である。センサ504はキャリア501に固定され、メガソニック/超音波装置とキャリア501との間に配置されている。
本発明の一実施形態において、センサ信号等のセンサからの出力は、メガソニック/超音波装置505とキャリア501との距離に比例する。メガソニック/超音波装置505とキャリア501との距離が最小値であれば、センサ信号等のセンサからの出力は「0」となる。一実施形態では、センサ504の精度は0.01mm以上である。
一実施形態において、前記落下防止機能付き洗浄装置はさらに、センサ504に接続された自動警報器を備えている。センサ信号等のセンサの出力が所定の閾値を超えると、自動警報器がトリガされ、作業者にメガソニック/超音波装置505を固定するように促す。これにより、メガソニック/超音波装置505が落下して、下にある半導体デバイス510を破壊する可能性が低下する。
図8は、チャンバのメガソニック/超音波装置の一例を示す図である。一実施形態において、メガソニック/超音波装置505はキャリア501の底面に、少なくとも一組のネジおよびナットで固定されており、メガソニック/超音波装置とキャリアとの間の距離を調整可能となっている。一実施形態では、メガソニック/超音波装置505には、三組のネジとナット519が三角形状に配置されている。メガソニック/超音波装置505とキャリア501との間の距離は少なくとも一組のネジとナット519を緩めたり締めたりすることで調整可能である。センサ504は、ネジおよびナット519が喪失することによって起こるメガソニック/超音波装置505の位置変化を検出するために用いられる。全三組のネジおよびナットの一部が喪失することにより、メガソニック/超音波装置505の位置が変化する可能性がある。センサ504は、メガソニック/超音波装置505とキャリア501との間の距離を検出し、前記距離はセンサ504の出力によって示され、ネジとナットを調整する際に参照される。つまり、センサの出力に応じて、少なくとも一組のネジおよびナットを緩めたり締めたりする。洗浄工程では、ノズル502から洗浄液を半導体デバイスへ流出させ、メガソニック/超音波装置505を前記洗浄液に浸漬させてメガソニック/超音波を発生させる。
図9は、チャンバのセンサの一例を示す図である。図9に示すように、一実施形態において、センサ504は計測端506および固定端507とを備える圧力センサであって、固定端507はキャリア501に固定され、計測端506は伸縮自在であり、メガソニック/超音波装置505によって強く押されている。圧力センサは、計測端506の伸張量を検出して、メガソニック/超音波装置505が緩んで落下しそうかを判断している。
別の実施形態において、センサ504は光センサである。前記光センサはメガソニック/超音波装置505に光信号を発し、反射された光信号を受信することにより、前記光信号の往復に要した時間を算出する。これにより、キャリア501とメガソニック/超音波装置505との間の距離を検出することができる。
一実施形態において、センサ504は電気センサである。前記電気センサは、電気的パラメータの変化を監視することにより、キャリア501とメガソニック/超音波装置505との間の距離を検出することができる。
本発明の具体的な実施形態、実施例、および、適用に関して説明したが、本発明から逸脱することなく種々の修正および変形例が可能であることは当業者には明らかであろう。

Claims (26)

  1. キャリアに接続されたノズルと、
    前記キャリアに固定され、洗浄工程において前記ノズルと共に使用されるメガソニック/超音波装置と、
    前記メガソニック/超音波装置が緩み落下するか否かの判断のために、前記メガソニック/超音波装置と前記キャリアとの距離を検出するセンサとを備えている、落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置。
  2. 前記メガソニック/超音波装置は、少なくとも一組のネジおよびナットで前記キャリアに固定されており、前記メガソニック/超音波装置と前記キャリアとの間の距離が前記少なくとも一組のネジおよびナットを緩める又は締めることで調整されることを特徴とする請求項1に記載の落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置。
  3. 前記センサは、圧力センサ、光センサ及び電気センサのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置。
  4. 前記センサの出力が前記メガソニック/超音波装置と前記キャリアとの距離に比例することを特徴とする請求項1に記載の落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置。
  5. 前記センサの出力がセンサ信号であり、前記メガソニック/超音波装置との距離が最小値のときは、前記センサ信号が「0」であることを特徴とする請求項4に記載の落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置。
  6. 前記センサの精度は0.01mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置。
  7. 前記落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置は、前記センサに接続された自動警報器をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置。
  8. 前記自動警報器は前記センサの出力が所定の閾値を超えるとトリガされることを特徴とする請求項7に記載の落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置。
  9. 前記落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置は、当該装置を移動させるスイングアームをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置。
  10. 落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置であって、キャリアに接続されたノズルと、前記キャリアに固定され、洗浄工程において前記ノズルと共に使用されるメガソニック/超音波装置と、前記メガソニック/超音波装置が緩んで落下するか否かの判断のために、前記メガソニック/超音波装置と前記キャリアとの距離を検出するセンサとを備える落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置と、
    洗浄される半導体デバイスを保持および回転させるチャックと、
    前記半導体デバイスの上方で前後に揺動し薬液又は気体を噴霧して前記半導体デバイスを洗浄するスイングスプレーヘッドと、
    前記スイングスプレーヘッドまたは前記メガソニック/超音波装置をフラッシングまたは洗浄するための少なくとも二つのトレイとを備えている、チャンバ。
  11. 前記メガソニック/超音波装置は、少なくとも一組のネジおよびナットで前記キャリア
    に固定されており、前記メガソニック/超音波装置と前記キャリアとの間の距離が前記少なくとも一組のネジおよびナットを緩める又は締めることで調整されることを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  12. 前記センサは、圧力センサ、光センサ及び電気センサのいずれかであることを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  13. 前記センサの出力が前記メガソニック/超音波装置と前記キャリアとの距離に比例することを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  14. 前記センサの出力がセンサ信号であり、前記メガソニック/超音波装置との距離が最小値のときは、前記センサ信号が「0」であることを特徴とする請求項13に記載のチャンバ。
  15. 前記落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置は、当該装置を移動させるスイングアームをさらに備えることを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  16. 前記スイングアームは、アイドリング期間において第一アイドリング位置に留まり、前記少なくとも二つのトレイのうちの一つの上に前記メガソニック/超音波装置を維持することを特徴とする請求項15に記載のチャンバ。
  17. 前記スイングスプレーヘッドは、アイドリング期間において第二アイドリング位置に留まり、前記少なくとも二つのトレイのうちの一つの上に前記スイングスプレーヘッドを維持することを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  18. 前記少なくとも二つのトレイはそれぞれ、内側トレイと外側トレイとを有しており、前記内側トレイは前記外側トレイの内側に配置されており前記外側トレイよりも低い側壁を有することを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  19. 前記内側トレイと前記外側トレイの両方が排出口を有することを特徴とする請求項18に記載のチャンバ。
  20. 前記少なくとも二つのトレイはそれぞれ、前記スイングスプレーヘッドまたは前記メガソニック/超音波装置に液体を吐出してフラッシングまたは洗浄を行う吐出ヘッドを有することを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  21. 前記落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置は、当該装置を上下に移動させる垂直アクチュエータをさらに備えていることを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  22. 前記センサの精度は0.01mm以上であることを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  23. 前記落下防止機能を有する半導体デバイス洗浄装置は、前記センサに接続される自動警報器をさらに備えていることを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  24. 前記自動警報器は前記センサの出力が所定の閾値を超えるとトリガされることを特徴とする請求項23に記載のチャンバ。
  25. 前記ノズルおよび前記スイングスプレーヘッドは、関連する技術的パラメータを検出する監視システムに接続されていることを特徴とする請求項10に記載のチャンバ。
  26. 前記チャンバは、前記スイングアームが曲がっているかどうかを検出するための少なくとも一対の変換器をさらに備えていることを特徴とする請求項15又は16に記載のチャンバ。
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