CN113223982A - 基片清洗装置和基片清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基片清洗装置和基片清洗方法，在清洗基片时，能够提高基片面内的杂质、颗粒等的除去率的均匀性。基片清洗装置能够将清洗部件抵接到圆形的基片的面，使上述基片与清洗部件相对地旋转来清洗上述面，上述清洗部件的与上述面接触的接触区域从基片中心侧以辐射状向基片周边侧扩展。

Description

基片清洗装置和基片清洗方法

技术领域

本发明涉及基片清洗装置和基片清洗方法。

背景技术

专利文献1公开了一种旋转清洗装置，其包括：保持晶片并可高速旋转的旋转台；对该晶片供给清洗水的清洗水供给机构；第一刷机构，其能够被选择性地置于作用位置和非作用位置，在作用位置时在该旋转台的周围以上表面与该旋转台的上表面成为大致一个面的方式放置；以及第二刷机构，其与该第一刷机构相对，能够被选择性地置于作用位置和非作用位置，在作用位置时表面与该晶片的上表面接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-260740号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的技术在清洗基片时使基片面内的杂质、颗粒等的除去率的均匀性提高。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的一个方式为一种基片清洗装置，其能够将清洗部件抵接到圆形的基片的面，使上述基片与清洗部件相对地旋转来清洗上述面，上述清洗部件的与上述面接触的接触区域从基片中心侧以辐射状向基片周边侧扩展。

发明效果

依照本发明，能够在清洗基片时提高基片面内的杂质、颗粒等的除去率的均匀性。

附图说明

图1是本实施方式的基片清洗装置的立体图。

图2是本实施方式的基片清洗装置的纵截面的说明图。

图3是本实施方式的基片清洗装置中的清洗机构的立体图。

图4是表示本实施方式的基片清洗装置中的中央清洗部件与晶片的关系的平面说明图。

图5是表示本实施方式的基片清洗装置中的周边清洗部件与晶片的关系的平面说明图。

图6是表示用本实施方式的基片清洗装置中的中央清洗部件清洗晶片的中央部分时的动作的纵截面说明图。

图7是表示用本实施方式的基片清洗装置中的中央清洗部件清洗晶片的中央部分的情形的纵截面说明图。

图8是表示用本实施方式的基片清洗装置中的周边清洗部件清洗晶片的周边部分时的动作的纵截面说明图。

图9是表示用本实施方式的基片清洗装置中的周边清洗部件清洗晶片的周边部分的情形的纵截面说明图。

图10是形成有槽的中央清洗部件的平面图。

图11是形成有槽的周边清洗部件的平面图。

图12是扇形的中心相对于晶片的中心偏离的中央清洗部件的平面图。

图13是扇形的中心位于晶片的外侧的周边清洗部件的平面图。

附图标记说明

1 基片清洗装置

2 吸附头

3 旋转吸盘

4 下杯体

5 接合支承部

6 梁部

7 传送带

10 清洗机构

11、54 清洗液喷嘴

12 旋转基台

31 上杯体

60 中央清洗部件

70 周边清洗部件

100 控制部

W 晶片。

具体实施方式

在半导体器件的制造工艺中，例如为了将半导体晶片(以下称为晶片)保持为清洁的状态，在各个制造过程和处理过程的前后，根据需要进行清洗晶片的过程。

关于这点，在专利文献1记载的技术中，将圆形的刷按压到可称为圆形的基片的晶片的上表面，进行例如在晶片上旋转扫描以除去晶片上表面的杂质的操作。

然而，已知，像这样用圆形的刷在晶片上表面上旋转扫描以进行除去的方法中，根据晶片的径向的位置的不同而除去率存在不均。人们判断出，这是因为用圆形的刷在例如晶片的周边部旋转扫描时，刷的接近晶片的中心的位置和比其靠外侧的位置处，圆形的刷的周长率(圆形的刷覆盖的区域的圆弧长/晶片的周长)不同。

因此，在本发明的技术中，改善这样的刷所具有的周长率，使基片面内的杂质、颗粒等的除去率的均匀性提高。

下面，参照附图，对本实施方式的基片清洗装置的结构进行说明。此外，在本说明书中，对实质上具有相同的功能结构的要素，标注相同的附图标记，省略重复说明。

图1表示基片清洗装置1的立体图，图2表示其纵截面图。该基片清洗装置1包括：水平地吸附保持晶片W的吸附头2、2；从该吸附头2、2接收晶片W并同样水平地吸附保持它的旋转吸盘3；对晶片W的背面进行清洗的清洗机构10。吸附头2、2构成第1基片保持部，旋转吸盘3构成第2基片保持部。上述吸附头2、2、旋转吸盘3和清洗机构10设置于上表面开口的盒状的下杯体4。

下杯体4在俯视时呈长方形，具有彼此相对的侧壁，将上述中在朝向图1的前侧和里侧相对的2个侧壁4a、4b延伸的方向作为X方向进行说明。

上述的吸附头2、2构成为水平地吸附保持与晶片W背面的不与中央部重叠的区域，能够在水平方向上移动。各吸附头2、2由例如细长的块状体构成。吸附头2、2配置成能够平行地支承并保持晶片W背面的周缘部附近部。上述的吸附头2、2与未图示的吸引机构连接，具有作为用上表面的吸附孔(未图示)吸附并保持晶片W的真空吸盘的功能。此外，各吸附头2、2安装于细长的棒状的接合支承部5、5的各中央部，上述2个接合支承部5、5的两端部分别安装于2个梁部6、6。

2个梁部6、6的两端在下杯体4的相对的2个侧壁4a、4b的外侧分别固定于沿上述的侧壁4a、4b设置的2个传送带7、7。各传送带7、7卷绕于2个1组构成的辊8，通过驱动机构9的驱动，各传送带7、7在X方向上移动，由此，梁部6、6也在X方向上移动，支承于梁部6、6的接合支承部5、5在X方向上移动。

另外，一侧的辊8和驱动机构9由侧板21支承。另一侧的辊8由侧板22支承。上述的侧板21、22通过升降机构23而能够上下移动。即，通过升降机构23的工作，传送带7、7能够在Z方向上移动，接合支承部5、5随之在Z方向上移动。

而且，在接合支承部5、5和梁部6、6设置有用于抑制清洗液的飞散的环状的上杯体31。因此，上杯体31伴随接合支承部5、5和梁部6、6的移动而在X方向和Z方向上移动。

在上杯体31的上表面形成有直径比晶片W的直径大的开口部31a，经由该开口部31a，能够在涂敷显影装置的输送机构与吸附头2、2或者旋转吸盘3之间进行晶片W的交接。

下面，对旋转吸盘3进行说明。旋转吸盘3构成为水平地吸附保持晶片W的背面的中央部，能够绕铅垂轴旋转。旋转吸盘3形成为圆板状，设置于大致平行地配置的2个吸附头2、2的中间，由各个基片保持部(吸附头2、2、旋转吸盘3)支承的晶片W背面的区域彼此不重叠。如图2所示，旋转吸盘3经由旋转升降轴3b连接到驱动机构32，旋转吸盘3构成为通过该驱动机构32而能够旋转和升降。此外，与吸附头2同样，旋转吸盘3也与未图示的吸引管连接，具有作为用上表面的吸附孔(未图示)吸附并保持晶片W的真空吸盘的功能。

在旋转吸盘3的侧方，与升降机构33连接的支承销33a被设置成支承晶片W的背面并使之可升降，能够通过与外部的输送机构的协同作用用输送机构将晶片W从吸附头2、2或者旋转吸盘3交接到输送机构。

另外，在旋转吸盘3、支承销33a的周围，以包围上述的装置的方式设置有空气刀(air knife)34。空气刀34例如由圆筒状的包围部件构成，在其上端沿周向形成有气体的喷射口(未图示)，向晶片W的背面喷出例如压缩空气等。例如，空气刀34由双层圆筒构成，能够将从未图示的供给部供给来的气体经由该双层圆筒间的中空部供给到喷射口。该空气刀34能够起到这样的作用：将晶片W背面的清洗液吹到圆筒的外侧使其干燥，以使旋转吸盘3的表面和由该旋转吸盘3支承的晶片W的背面在彼此干燥的状态下接触。

在下杯体4的底部40设置有用于将基片清洗装置1内的气流排气的排气管51和用于排出滞留于下杯体4内的清洗液的排液管52。此外，排气管51的开口部由安装于空气刀34的周围的呈环状的杯体的内杯体53覆盖，以使得从上方滴落的清洗液不直接进入排气管51。

在上杯体31的上方配置有吹嘴(blow nozzle)54，其用于在晶片W的清洗结束后，从上方将压缩空气等吹到晶片W外周缘附近，辅助残存的清洗液的干燥。此外，在空气刀34的外侧设置有清洗液喷嘴55，其用于与设置在后述清洗机构10的清洗液喷嘴11一起将清洗液供给到晶片W背面。

在此，对晶片W的高度位置进行说明。如后文所述，晶片W从外部的输送机构被交接到吸附头2、2，在保持于吸附头2、2的状态下向图2所示的右X方向移动，进行晶片W背面的中央部的清洗。在图2的清洗位置，晶片W背面位于比空气刀34的前端相靠上方侧处，当晶片W在保持于吸附头2、2的状态下在X方向上移动时，晶片W背面不与空气刀34发生干扰。

下面，说明进行晶片W的背面清洗的清洗机构10。清洗机构10也如图3所示，例如具有由圆板构成的旋转基台12。旋转基台12配置成与保持于吸附头2或者旋转吸盘3的晶片W相对。在旋转基台12的上表面，如图3所示，设置有中央清洗部件60和周边清洗部件70。此外，在旋转基台12的上表面，设置有多个上述的清洗液喷嘴11。

旋转基台12构成为经由设置于其背面侧的旋转轴13通过驱动机构14而能够绕铅垂轴旋转，例如旋转轴13设置于旋转基台12的中心。因此，在俯视时旋转基台12的中心与旋转轴13的中心一致，该中心成为旋转中心。在该例子中，由旋转基台12、旋转轴13、驱动机构14形成旋转机构。

如图3所示，中央清洗部件60在下表面侧具有支承部61，支承部61由支承体62支承。支承体62通过驱动机构63而可升降，并且可旋转。中央清洗部件60的材质例如由PVA形成，但是，当然并不限于此。

中央清洗部件60的与晶片接触的接触区域，如图4所示为扇形(所谓的圆弧三角形)。更详细而言，配置成在清洗时俯视呈扇形的中央清洗部件60的顶上部位于由吸附头2、2吸附保持的晶片W的中心P，但是，扇形的中心角θ形成为呈54度的扇形。这是基于以下的见解。

即，在使现有的圆形的刷绕晶片的中心旋转对晶片进行了清洗的情况下，面内的除去率存在不均的情况如已说明的那样，调查其原因，可知是因为圆形的刷的周长率根据圆形的刷的部位而不同导致的。即，在通过圆形的刷的中心的旋转轨迹中，周长率最高，越向刷的端部去而周长率越降低，在端部附近变得最低。在实际验证时，能够发现在确保周长率为15％以上的刷的区域中，杂质的除去率高。因此，当在刷的全部区域确保周长率在15％以上时，面内除去率的均匀性提高。

根据以上所述，在中央清洗部件60的与晶片接触的整个接触区域，为了确保周长率为15％，将扇形的中心角θ设定为360度×15％＝54度即可。从该观点出发，实施方式的扇形的中央清洗部件60的中心角θ例如被设定为54度。当然，为了确保此以上的周长率，将中心角θ设定为54度以上即可。

另一方面，周边清洗部件70如图3所示，下面侧由支承部71支承，该支承部71由支承体72支承。支承体72通过驱动机构73而可升降。周边清洗部件70的材质例如由PVA构成，当然并不限于此。

而且，周边清洗部件70的与晶片接触的接触区域如图5所示为扇形。该情况下的扇形如图示所示是由圆的2个半径和位于其间的圆弧包围而成的图形。而且，在晶片W的周边清洗时，晶片W由旋转吸盘3吸附保持，此时的中心角θ的中心被配置成与晶片W的中心P一致，为了确保上述的周长率15％而将中心角θ设定为54度。

在以上的基片清洗装置1如图2所示设置有控制部100。控制部100例如为计算机，具有程序保存部(未图示)。在程序保存部保存有控制基片清洗装置1中的对晶片W的以下清洗处理等的程序。此外，程序保存部也保存有控制例如搭载有本基片清洗装置1的基片处理系统中的各种处理装置、输送装置等的驱动系统的动作的程序。此外，上述程序也可以记录于计算机可读取的存储介质，从该存储介质被安装到控制部100。

实施方式的基片清洗装置1如以上那样构成，下面，对使用该基片清洗装置1清洗晶片W的背面的情况进行说明。如上所述，该基片清洗装置1包括与晶片W的背面的中央部接触清洗该中央部的中央清洗部件60和与晶片W的背面的周边部接触清洗该周边部的周边清洗部件70，能够用该2个清洗部件清洗晶片W的整个背面。而且，通常，清洗晶片W的背面的中央部，接着清洗晶片W的背面的周边部。

即，首先，如图6所示，在晶片W由吸附头2、2吸附保持的状态下旋转吸盘3下降，接着，使传送带7、7移动，如图7所示，使晶片W在X方向上移动至中央清洗位置。伴随于此，使旋转基台12旋转，使中央清洗部件60移动至例如图4所示的规定的位置。之后，使驱动机构63工作，使中央清洗部件60上升至与晶片W的背面抵接为止，同时一边从清洗液喷嘴11将清洗液供给到晶片W的背面，一边使中央清洗部件60旋转。此时中央清洗部件60的旋转中心如图4所示，与晶片W的中心P一致。

这样一来，图4的双点划线的内侧的中央区域被中央清洗部件60清洗，附着于晶片W的背面的杂质、颗粒等被除去。在该情况下，中央清洗部件60为扇形，且周长率为15％，因此在双点划线的内侧的中央区域的整个区域能够实现均匀的除去。

在像这样晶片W的背面的中央区域的清洗结束时，中央清洗部件60下降，接着，驱动传送带7、7，如图8所示使晶片W向图中的箭头的方向移动至周边清洗位置。晶片W的周边清洗位置是将晶片W的中心P吸附保持在旋转吸盘3的中心的位置。此外，伴随于此，使旋转基台12旋转使周边清洗部件70移动至规定的周边清洗位置。

当使晶片W移动至周边清洗位置时，如图9所示，使旋转吸盘3上升对晶片W进行吸附保持，使晶片W以规定的速度旋转。然后，使周边清洗部件70上升，抵接并按压到晶片W背面的周边位置。由此，图5的双点划线的外侧的周边区域被周边清洗部件70清洗，附着于晶片W的背面的杂质、颗粒等被除去。在该情况下，周边清洗部件70为扇形，且周长率为15％，因此在双点划线的内侧的中央区域的整个区域能够实现均匀的除去。

在中央清洗部件60如图10所示可以形成槽64。在该例中，槽64以斜向交叉的方式平行地形成有多个。由此，能够对中央清洗部件60的与晶片W接触的接触面进行分割，能够将各分割出的接触面均匀地按压到晶片W，作为整体能够实现更均匀的除去。此外，清洗液容易浸入到所形成的槽64内，因此，能够使清洗液以全部遍及的方式到达中央清洗部件60的中央部分，结果在中央清洗部件60的整个接触区域能够无遗漏地享有清洗液的清洗效果。

另外，出于同样的观点，如图11所示，也可以在周边清洗部件70形成与槽64相同的槽74。由此，能够对周边清洗部件70的与晶片W接触的接触面进行分割以使之细分，作为周边清洗部件70整体能够均匀地按压到晶片W，作为整体能够实现更均匀的除去。此外，清洗液容易浸入到所形成的槽74内，因此，能够使清洗液以全部遍及的方式到达周边清洗部件70的中央部分，结果在周边清洗部件70的整个接触区域能够无遗漏地享有清洗液的清洗效果。

另外，图11所示的周边清洗部件70的槽74形成得比上述的中央清洗部件60的槽64大。这是因为，周边清洗部件70与中央清洗部件60相比清洗对象接触区域更广，因此，更需要使清洗液遍及整个周边清洗部件70。此外，如上所述，也可以不使槽74本身的宽度变大，而增加形成的槽的个数。

此外，如上所述，在中央清洗部件60、周边清洗部件70形成槽64、74时，中央清洗部件60、周边清洗部件70的与晶片W的背面实际接触的接触面积相应地减少，由此，有时无法确保上述的15％的周长率。在该情况下，使扇形的中央清洗部件60、周边清洗部件70的中心角θ从54起变大，能够确保15％的周长率。

另外，在上述的例子中，形成为使中央清洗部件60、周边清洗部件70中的任一扇形的中心与晶片W的中心P一致的形状，但是并不限于此，例如关于中央清洗部件60，如图12所示，也可以为在接触区域包含晶片W的中心P的形状下使扇形的中心Q相对于晶片W的中心P偏离的形状的中央清洗部件60A。由此，也能够可靠地除去晶片W的中心P附近的杂质。在该情况下，中心角θ可以比54度大，在确保所需要的规定的周长率即15％以上的周长率的范围内，可以使θ比54度小。

另外，关于周边清洗部件70，如图13所示，也可以为将使扇形的中心R相对于晶片W的中心P偏离的位置设定在例如晶片W的外侧的形状。在该情况下，确保周长率为15％并且要提高晶片W的中央部侧的除去率时是有效的。此外，在这样的情况下，为了一边维持充分的杂质等的除去性能，一边尽可能使周边清洗部件70小型化，在确保15％以上的周长率的范围内，也可以使扇形的中心角θ比54度小。

这样看来，中央清洗部件60、周边清洗部件70中的任一者的与晶片W接触的面的接触区域，为从晶片W中心侧以辐射状向晶片W周边侧扩展的形状的区域时，与现有的圆形的清洗刷相比能够在整个接触区域使周长率提高，由此，能够在晶片W面内提高杂质等的除去率的均匀化。此外，不使中央清洗部件60、周边清洗部件70这2个清洗部件为那样的形状，而至少一个清洗部件采用那样的从晶片W中心侧以辐射状向晶片W周边侧扩展的形状时，即使与现有的圆形的刷组合使用，也能够提高面内的除去率的均匀性。

另外，在上述的实施方式中，以清洗晶片W的背面的情况为例进行了说明，但是，本发明的技术也能够应用于例如CMP处理后等清洗晶片W的表面的情况。

另外，上述的中央清洗部件60、具有槽64的中央清洗部件60、中央清洗部件60A、周边清洗部件70和具有槽74的周边清洗部件70、周边清洗部件70A能够任意地组合使用。此外，在组合的情况下优选使，中央清洗部件60、具有槽64的中央清洗部件60、中央清洗部件60A的外侧圆弧部的长度与周边清洗部件70、具有槽74的周边清洗部件70、周边清洗部件70A的内侧圆弧部的长度一致，但是，也可以为，例如中央清洗部件60、具有槽64的中央清洗部件60、中央清洗部件60A的外侧圆弧部为露出于周边清洗部件70、具有槽74的周边清洗部件70、周边清洗部件70A的接触区域的大小、形状。

本次公开的实施方式在所有方面均例示而非限制性的。上述的实施方式在不脱离所附的权利要求的范围及其主旨的情况下，能够以各种方式进行省略、替换、改变。

例如，上述的旋转基台12也可以构成为臂状的基台、滑动的基台。总之，只要能够使中央清洗部件60和周边清洗部件70移动至规定的中央清洗位置、周边清洗位置的结构即可。

Claims (9)

1.一种基片清洗装置，其特征在于：

能够将清洗部件抵接到圆形的基片的面，使所述基片与清洗部件相对地旋转来清洗所述面，

所述清洗部件的与所述面接触的接触区域从基片中心侧以辐射状向基片周边侧扩展。

2.如权利要求1所述的基片清洗装置，其特征在于：

所述清洗部件的所述接触区域在俯视时为扇形。

3.如权利要求1或2所述的基片清洗装置，其特征在于：

所述清洗部件的周长率为15％以上。

4.如权利要求1或2所述的基片清洗装置，其特征在于：

所述清洗部件包括与所述基片的中央部接触的中央清洗部件和与所述基片的周边部接触的周边清洗部件。

5.如权利要求1或2所述的基片清洗装置，其特征在于：

在所述清洗部件的所述接触区域形成有槽。

6.如权利要求1或2所述的基片清洗装置，其特征在于：

所述清洗部件具有与所述基片的中央部接触的中央清洗部件和与所述基片的周边部接触的周边清洗部件，

在所述中央清洗部件和所述周边清洗部件的与所述基片接触的接触区域，分别形成有槽部，

所述周边清洗部件的槽比所述中央清洗部件的槽大。

7.一种基片清洗方法，其特征在于：

将清洗部件抵接到圆形的基片的面，使所述基片与清洗部件相对地旋转来清洗所述面，

所述清洗部件具有与所述基片的中央部接触的中央清洗部件和与所述基片的周边部接触的周边清洗部件，

所述中央清洗部件和所述周边清洗部件的各接触区域具有从基片中心侧以辐射状向基片周边侧扩展的形状，

所述基片清洗方法包括：

一边将要与所述基片的面接触的所述清洗部件抵接到所述基片的被清洗面，一边使所述清洗部件与所述基片相对地旋转的步骤；

用所述中央清洗部件清洗所述基片的中央部分的步骤；以及

之后用所述周边清洗部件清洗所述基片的周边部分的步骤。

8.如权利要求7所述的基片清洗方法，其特征在于：

所述中央清洗部件的接触区域在俯视时为扇形，

该扇形的成为中心的部分相对于所述基片的中心偏心。

9.如权利要求7所述的基片清洗方法，其特征在于：

所述周边清洗部件的接触区域在俯视时为扇形，

该扇形的成为中心的部分相对于所述基片的中心偏心。

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