CN108292598B - 基板处理装置的腔室清洁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理装置的腔室清洁方法，对具有腔室(1)、在腔室(1)内保持被处理基板(W)的台(4)、以及向被处理基板(W)照射气体团束的喷嘴部(13)、并具有利用气体团束处理被处理基板(W)的功能的基板处理装置的腔室(1)内实施清洁时，在腔室(1)内设置规定的反射部件(dW、60)，向反射部件(dW、60)照射气体团束(C)，使被反射部件(dW、60)反射的气流碰撞腔室(1)的壁部，而除去附着于腔室(1)的壁部的颗粒(P)。

Description

基板处理装置的腔室清洁方法
技术领域
本发明涉及照射气体团束处理基板的基板处理装置的腔室清洁方法。
背景技术
半导体制造工序中，颗粒附着于基板是左右制品的成品率的很大原因之一。因此对基板进行用于除去颗粒的清洁处理。
半导体制造工序中，作为将附着于基板的颗粒除去的技术，以往采用双流体清洁、使用Ar、N2等的气溶剂(aerosol)清洁，但上述技术难以应对近年的半导体装置的微型化。
因此，作为能够清洁微小图案内的装置，使用气体团束喷头(Gas ClusterShower；GCS)的基板清洁技术备受关注(例如专利文献1～3等)。
专利文献1：日本特开2013-026327号公报
专利文献2：日本特开2015-026745号公报
专利文献3：日本特开2015-041646号公报
发明内容
然而，已判明：在使用这样的GCS的基板清洁技术中，从基板除去的颗粒附着于腔室的壁部，该附着的颗粒在下一基板处理时再次附着于基板而污染基板。
因此，本发明目的在于，提供一种在使用气体团束喷头进行基板清洁处理的基板处理装置中能够将附着于腔室的内壁的颗粒有效除去的基板处理装置的腔室清洁方法。
根据本发明的第一观点，提供一种基板处理装置的腔室清洁方法，其对基板处理装置中的腔室内进行清洁，上述基板处理装置具有上述腔室、在上述腔室内保持被处理基板的台、以及向上述被处理基板照射气体团束的喷嘴部，并具有利用上述气体团束处理上述被处理基板的功能，其中，包含：在上述腔室内设置规定的反射部件；和向上述反射部件照射气体团束，使被上述反射部件反射的气流碰撞上述腔室的壁部，而除去附着于上述腔室的壁部的颗粒。
根据本发明的第二观点，提供一种基板处理装置的腔室清洁方法，其对基板处理装置中的腔室内进行清洁，上述基板处理装置具有腔室、在上述腔室内保持被处理基板的台、以及向上述被处理基板照射气体团束的喷嘴部，并具有利用上述气体团束处理上述被处理基板的功能，其中具有：第一步骤，包含：在上述腔室内设置规定的反射部件，和向上述反射部件照射气体团束，使被上述反射部件反射的气流碰撞上述腔室的壁部，而除去附着于上述腔室的壁部的颗粒在内；和第二步骤，从上述腔室排出被除去的上述颗粒。
上述第一观点或者第二观点的第一工序可以是以下的(a)～(c)的结构。
(a)在上述台设置虚拟基板作为上述反射部件，一边使上述台上下移动，一边向上述虚拟基板照射上述气体团束，使被上述虚拟基板反射的气流碰撞上述腔室的侧壁，而除去附着于该部分的颗粒。
(b)在上述腔室内以能够旋转的方式设置异形的反射板作为上述反射部件，一边使上述反射板旋转，并且使上述喷嘴部移动，一边从上述喷嘴部向上述反射板照射气体团束，使被上述反射板朝各种方向反射的气流碰撞上述腔室的内壁整体，而除去上述腔室内的内壁的颗粒。
(c)在上述台设置虚拟基板，并且在上述腔室内以能够旋转的方式设置异形的反射板，来作为上述反射部件，并进行如下两个步骤：一边使上述台上下移动，一边向上述虚拟基板照射上述气体团束，使被上述虚拟基板反射的气流碰撞上述腔室的侧壁，而除去附着于该部分的颗粒；以及一边使上述反射板旋转，并且使上述喷嘴部移动，一边从上述喷嘴部向上述反射板照射气体团束，使被上述反射板朝各种方向反射的气流碰撞上述腔室的内壁整体，而除去上述腔室内的内壁的颗粒。
上述第二观点中，可通过上述腔室内的吹扫以及排气来进行上述第二工序，优选通过执行循环吹扫或者大流量吹扫来进行上述第二工序，在上述循环吹扫中，反复实施多次向上述腔室内导入吹扫气体而升压的工序、和对腔室内实施真空排气的工序，在上述大流量吹扫中，将大流量的吹扫气体导入腔室，对上述腔室内的压力控制为规定压力以上，然后对上述腔室内实施排气。
在上述腔室内以不接地的状态、或者带负或正电的状态配置虚拟基板，从上述喷嘴部向上述腔室的壁部照射气体团束或者气流，使上述腔室内的颗粒吸附于上述虚拟基板，并从上述腔室回收该虚拟基板，由此进行上述第二工序。另外，也可以进行排气以及吹扫和颗粒向虚拟基板的吸附这双方。并且，也可以反复实施多次第一工序和第二工序。
本发明在腔室内设置规定的反射部件，向该反射部件照射气体团束，使被该部件反射的气流碰撞腔室的壁部，而除去附着于腔室壁部的颗粒。因此，能够利用适度能量使气流碰撞腔室壁部，从而能够有效除去附着于腔室的壁部的颗粒而不损伤壁部表面。
另外，通过实施这样的第一步骤、和将除去的颗粒从腔室排出的第二步骤，由此能够清洁腔室内。
附图说明
图1是表示进行本发明的清洁方法的基板处理装置的剖视图。
图2是用于说明基板处理装置的腔室清洁方法的第一除去处理的剖视图。
图3是用于说明基板处理装置的腔室清洁方法的第二除去处理的剖视图。
图4是表示照射气体团束时使晶片接地的状态的图。
图5A是表示为了将颗粒吸附于虚拟晶片而使虚拟晶片成为在电气上浮起的状态而不是接地的图。
图5B是表示为了将颗粒吸附于虚拟晶片而将虚拟晶片设为积极带电的状态的图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。
＜基板处理装置＞
图1是表示进行本发明的清洁方法的基板处理装置的剖视图。
该基板处理装置100是对作为被处理基板的半导体晶圆(以下简称为晶片)进行清洁处理的装置。基板处理装置100具备划分用于进行清洁处理的处理室的圆筒形状的腔室1。在腔室1的侧面设置有用于进行晶片W的搬入搬出的输送口2，在输送口2设置有用于进行输送口2的开闭的闸阀3。
在腔室1内的底部中央设置有将作为被处理基板的晶片W载置为水平姿势的旋转台4。旋转台4经由旋转轴5连接有马达6，马达6通过升降机构7升降。由此旋转台4进行旋转以及升降。腔室1的底部与升降机构7之间由密封部件8密封。旋转台4具有从中心延伸的3条(图中为2条)臂4a，臂的外端部具有晶片支承部4b。
在旋转台4的上方设置有用于对晶片W照射气体团束的喷嘴部13。喷嘴部13通过喷嘴移动部件(未图示)在载置于旋转台4的晶片W上移动。喷嘴移动部件使喷嘴部13在晶片W上转动。
经由设置于喷嘴移动部件的内部的配管(未图示)向喷嘴部13供给清洁用的气体(团簇生成用的气体)。
喷嘴部13用于从压力比腔室1内的处理环境高的区域向腔室1内的晶片W排出清洁用的气体，通过隔热膨胀生成清洁用气体的原子或者分子的集合体即气体团束。生成的气体团束大致垂直地向晶片W照射。
在腔室1的侧壁上部设置有吹扫气体喷嘴27，经由配管(未图示)向吹扫气体喷嘴27供给例如N2气体作为吹扫气体，从吹扫气体喷嘴27向腔室1内导入N2气体作为吹扫气体。在配管上设置有开闭阀(未图示)。
在腔室1的底部设置有排气口32，在排气口32连接有排气配管33。在排气配管33设置有真空泵34，利用该真空泵34对腔室1内实施真空排气。此时的真空度可由设置于排气配管33的压力控制阀35控制。由这些结构构成排气机构，由此使腔室1内保持规定的真空度。
基板处理装置100具有控制基板处理装置100的各构成部的控制部50。控制部50具有控制器，该控制器具备控制基板处理装置100的气体的供给、气体的排气、旋转台4的驱动控制等的微处理器(计算机)。控制器连接有操作人员为了管理基板处理装置100而进行指令的输入操作等的键盘、使基板处理装置100的运转状况可视化而进行显示的显示器等。另外，控制器连接有存储部，其储存用于利用控制器的控制实现基板处理装置100的处理的控制程序、作为用于根据处理条件使基板处理装置100的各构成部执行规定的处理的控制程序的处理方法、各种数据库等。而且，根据需要，从存储部调出任意方法使控制器执行，从而在控制器的控制下，在基板处理装置100中执行所希望的清洁处理。
这样构成的基板处理装置100中，首先打开闸阀3，经由搬入搬出口2将作为被处理基板的晶片W搬入腔室1内，通过旋转台4的升降，将晶片W载置于旋转台4。接着使喷嘴部13位于例如晶片W的中心部的上方，以该中心部为气体团束的照射开始位置，一边照射气体团束一边使照射位置向晶片W的周缘侧移动。此时通过旋转台4，使晶片W例如以20～200rpm的旋转速度旋转。气体团束的照射位置也可以从连续晶片W的中心部向周缘部移动，或者也可以从中心部依次间歇地向晶片W的周缘移动。通过调整喷嘴部13的移动速度和晶片W的旋转速度，由此向晶片W的整个表面照射气体团束。
此外，对于供给于喷嘴部13的清洁用气体，可以通过增压器(booster)那样的升压机构使供给压力上升。另外，也可以设置用于除去气体中的杂质的过滤器。
＜基板处理装置的清洁方法＞
接下来，说明以上那样的基板处理装置100的腔室清洁方法。
已判明：在以上那样的基板处理装置100中，在利用气体团束除去晶片W的电路图案的颗粒时，从晶片W除去的颗粒附着于腔室1的壁部，该附着的颗粒在下一基板的清洁处理时再次附着于晶片W而污染基板。
对有效除去附着于这样的腔室1的颗粒的方法研究的结果发现，通过利用在基板处理装置100的清洁处理中使用的气体团束，由此能够简易并且有效地除去腔室1的颗粒。
然而，如上所述，本实施方式的基板处理装置100中，向作为被处理基板的晶片W照射气体团束，难以向腔室1的壁部的任意位置直接照射气体团束而将附着的颗粒除去。另外，即使能够将气体团束照射在腔室1的壁部，腔室1的壁部表面也有可能根据气体团束本身的能量而被损伤。
(除去处理)
因此，在本实施方式中，作为腔室壁部的颗粒的除去处理，采取在腔室1内设置规定的反射部件，向该反射部件照射气体团束，使被该部件反射的气流碰撞腔室1的壁部的方法。由此，能够以适度的能量使气流碰撞腔室壁部，不会损伤壁部表面，能够有效除去附着于腔室的壁部的颗粒。
具体而言，根据要除去的腔室的部位、所需要的除去力，进行以下的第一除去处理或者第二除去处理。
1.第一除去处理
如图2所示，第一除去处理中，在旋转台4设置作为反射部件的虚拟晶片dW，一边使旋转台4上下移动，一边从喷嘴部13向虚拟晶片dW照射气体团束C。由此，被照射的气体团束碰撞虚拟晶片dW上而被破坏，同时在虚拟晶片dW上反射而成为水平方向的高速的气流。使该水平方向的高速的气流碰撞腔室1的侧壁来清洁该部分。
通常在腔室1的壁部，颗粒的附着量多的地方是侧壁的与晶片对应的部分，所以像这样使被虚拟晶片dW向水平方向反射的高速的气流碰撞，由此能够有效除去该侧壁的颗粒P。
2.第二除去处理
如图3所示，第二方法中，作为反射部件，而在旋转轴5安装使反射方向变为各种方向的异形的反射板60，使该反射板60旋转，并且一边使喷嘴部13扫描一边从喷嘴部13向反射板60照射气体团束。由此，被照射的气体团束碰撞反射板60上而被破坏，同时成为被反射板60朝各种方向反射的气流。使该朝各种方向反射的气流碰撞腔室1的整个内壁，由此进行腔室1内的内壁的清洁。
该第二除去处理中，还能够使气流碰撞于在第一除去处理中气流无法碰撞的部分，所以适用于遍及腔室1的整个内壁无遗漏地除去颗粒P的情况。但是，由于在第二除去处理中气流的速度比第一除去处理慢，所以在腔室1的侧壁的与晶片对应的部分的附着很多颗粒的部分，颗粒的除去率要比第一除去处理低。
因此，优选将上述第一除去处理和第二除去处理组合。在该情况下，可以在进行第一除去处理之后进行第二除去处理，也可以在进行第二除去处理之后进行第一方法。
(颗粒的排出)
1.排气、吹扫
如上述那样除去腔室1的内壁的颗粒后，需要将该颗粒排出腔室外。只是单纯将腔室内排气，颗粒也有一定程度的排出。然而，为了充分排出颗粒，优选进行吹扫和排气双方。可通过将由配管(未图示)供给的作为吹扫气体的N2气体从气体喷嘴27导入腔室1内来进行吹扫。
作为排气、吹扫的方法，优选循环吹扫、大流量吹扫。循环吹扫是反复多次向腔室内导入作为吹扫气体的例如N2气体而升压的工序、和对腔室内实施真空排气的工序的处理。另外，大流量吹扫是将作为吹扫气体的例如N2气体大流量导入腔室，将腔室内控制在规定压力以上然后排气的方法。它们都是以往用于腔室的颗粒除去的技术，都是利用导入吹扫气体时的冲击力，但仅通过上述方法使颗粒脱离腔室的壁部的能力并不充分。
与此相对，在本实施方式中，将循环吹扫或者大流量吹扫主要用于将通过上述第一除去处理或者第二除去处理，或者通过第一除去处理以及第二除去处理除去的颗粒向腔室外排出。即，利用导入吹扫气体时的冲击力，使通过上述第一除去处理或者第二除去处理，或者通过第一除去处理以及第二除去处理从腔室1脱离的颗粒浮游，然后，对腔室1内实施排气，由此促进颗粒向腔室1外排出。当然，由于循环吹扫或者大流量吹扫的吹扫气体的冲击力，颗粒多少会脱离腔室壁部。
此外，作为循环吹扫的具体条件，例示的是升压时的压力大致为0.3MPa，排气时的压力为30Pa，反复次数为10次。另外，作为大流量吹扫的具体条件，例示的是吹扫所需时间为0.1～10秒。
循环吹扫或者大流量吹扫在进行了第一除去处理以及/或者第二除去处理后可以只进行一次，但优选反复多次第一除去处理以及/或者第二除去处理、和循环吹扫或者大流量吹扫。由此，进一步减少颗粒，而能够得到更高的清洁度。
2.吸附
作为如上述那样除去腔室1的内壁的颗粒后的颗粒的排出方法，可以使用将虚拟晶片投入腔室内，使该虚拟晶片吸附颗粒并搬出的方法。
已确认出若向晶片照射气体团束，则晶片带电。对晶片照射气体团束时，实际如图4所示，将接地线71与晶片W连接，使晶片W经由旋转台4接地，防止颗粒被晶片W电吸引。本例中，利用该原理，在腔室清洁时将虚拟晶片dW载置于旋转台4上，如图5A所示，设为使虚拟晶片dW不是接地而是在电气上浮起的状态，或者如图5B所示设为积极带电的状态(图5B中示出了带负电的状态但带正电的情况也相同)，从喷嘴部13向腔室1的壁部(内表面)照射不会损伤腔室的程度的能量的气体团束或者气流，使腔室1内的颗粒飞扬，使其中与虚拟晶片极性相反地带电的颗粒P吸附于虚拟晶片dW。然后，从腔室1回收该虚拟晶片dW，由此能够有效排出腔室1内的颗粒。
这样的吸附处理在进行了第一除去处理以及/或者第二除去处理后可以只进行一次，但优选反复多次第一除去处理以及/或者第二除去处理和吸附处理。由此，能够进一步减少颗粒，得到更高的清洁度。
另外，在进行了第一除去处理以及/或者第二除去处理后，也可以进行循环吹扫或者大流量吹扫和吸附处理双方。
＜其它应用＞
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于上述实施方式，在本发明的思想范围内可以进行各种变形。例如在上述实施方式中，将本发明应用于进行基板清洁处理的处理装置，但也能够应用于具有利用气体团束清洁基板的功能的干式蚀刻装置、利用气体团束进行清洁以外的处理的基板处理装置等其它基板处理装置。
另外，在上述实施方式中，例示了在基板处理装置中使喷嘴部通过转动而移动的情况，但喷嘴部也可以线性移动。
并且，被处理基板不限定于半导体晶圆，也可以将本发明应用于在液晶显示装置等FPD(平板显示器)中使用的玻璃基板、陶瓷基板等其它基板。
附图标记的说明
1；腔室，4；旋转台，5；旋转轴，6；马达，7；升降机构，13；喷嘴部，27；吹扫气体喷嘴，32；排气口，33；排气配管，34；真空泵，50；控制部，60；反射板，71；接地线，100；基板处理装置，W；半导体晶圆，dW；虚拟晶片。

Claims (12)

1.一种基板处理装置的腔室清洁方法，其对基板处理装置中的腔室内进行清洁，上述基板处理装置具有上述腔室、在上述腔室内保持被处理基板的台、以及向上述被处理基板照射气体团束的喷嘴部，并具有利用上述气体团束处理上述被处理基板的功能，
其中，上述基板处理装置的腔室清洁方法包含：
在上述腔室内设置规定的反射部件；和
向上述反射部件照射气体团束，使被上述反射部件反射的气流碰撞上述腔室的壁部，而除去附着于上述腔室的壁部的颗粒。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
在上述台设置虚拟基板作为上述反射部件，一边使上述台上下移动，一边向上述虚拟基板照射上述气体团束，使被上述虚拟基板反射的气流碰撞上述腔室的侧壁，而除去附着于该侧壁的颗粒。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
在上述腔室内以能够旋转的方式设置异形的反射板作为上述反射部件，一边使上述反射板旋转，并且使上述喷嘴部移动，一边从上述喷嘴部向上述反射板照射气体团束，使被上述反射板朝各种方向反射的气流碰撞上述腔室的整个内壁，而除去上述腔室内的内壁的颗粒。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
在上述台设置虚拟基板，并且在上述腔室内以能够旋转的方式设置异形的反射板，来作为上述反射部件，
并且进行如下两个步骤：
一边使上述台上下移动，一边向上述虚拟基板照射上述气体团束，使被上述虚拟基板反射的气流碰撞上述腔室的侧壁，而除去附着于该侧壁的颗粒；以及
一边使上述反射板旋转，并且使上述喷嘴部移动，一边从上述喷嘴部向上述反射板照射气体团束，使被上述反射板朝各种方向反射的气流碰撞上述腔室的整个内壁，而除去上述腔室内的内壁的颗粒。
5.一种基板处理装置的腔室清洁方法，其对基板处理装置中的腔室内进行清洁，上述基板处理装置具有上述腔室、在上述腔室内保持被处理基板的台、以及向上述被处理基板照射气体团束的喷嘴部，并具有利用上述气体团束处理上述被处理基板的功能，
其中，上述基板处理装置的腔室清洁方法具有：
第一步骤，包含：在上述腔室内设置规定的反射部件；和向上述反射部件照射气体团束，使被上述反射部件反射的气流碰撞上述腔室的壁部，而除去附着于上述腔室的壁部的颗粒；和
第二步骤，从上述腔室排出被除去的上述颗粒。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
在上述第一步骤中，在上述台设置虚拟基板作为上述反射部件，一边使上述台上下动作，一边向上述虚拟基板照射上述气体团束，使被上述虚拟基板反射的气流碰撞上述腔室的侧壁，而除去附着于该侧壁的颗粒。
7.根据权利要求5所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
在上述第一步骤中，在上述腔室内以能够旋转的方式配置异形的反射板作为上述反射部件，一边使上述反射板旋转，并且使上述喷嘴部移动，一边从上述喷嘴部向上述反射板照射气体团束，使被上述反射板朝各种方向反射的气流碰撞上述腔室的内壁整体，而除去上述腔室内的内壁的颗粒。
8.根据权利要求5所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
在上述第一步骤中，
在上述台设置虚拟基板，并且在上述腔室内以能够旋转的方式设置异形的反射板，来作为上述反射部件，
并且进行如下两个步骤：
一边使上述台上下移动，一边向上述虚拟基板照射上述气体团束，使被上述虚拟基板反射的气流碰撞上述腔室的侧壁，而除去附着于该侧壁的颗粒；以及
一边使上述反射板旋转，并且使上述喷嘴部移动，一边从上述喷嘴部向上述反射板照射气体团束，使被上述反射板朝各种方向反射的气流碰撞上述腔室的内壁整体，而除去上述腔室内的内壁的颗粒。
9.根据权利要求5所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
通过上述腔室内的吹扫以及排气来进行上述第二步骤。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
通过执行循环吹扫或者大流量吹扫来进行上述第二步骤，
在上述循环吹扫中，将向上述腔室内导入吹扫气体而升压的工序、和对腔室内实施真空排气的工序反复实施多次，
在上述大流量吹扫中，将大流量的吹扫气体导入腔室，将上述腔室内的压力控制为规定压力以上，然后对上述腔室内实施排气。
11.根据权利要求5所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
在上述腔室内以不接地的状态、或者带负或正电的状态配置虚拟基板，从上述喷嘴部向上述腔室的壁部照射气体团束或者气流，使上述腔室内的颗粒吸附于上述虚拟基板，并从上述腔室回收该虚拟基板，由此进行上述第二步骤。
12.根据权利要求5所述的基板处理装置的腔室清洁方法，其中，
将上述第一步骤和上述第二步骤反复实施多次。
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