CN113617721A - 基板清洁装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种基板清洁装置。基板清洁装置包括旋转卡盘;基板支撑件,联接到旋转卡盘并支撑基板;主轴,被配置为使旋转卡盘旋转;上部喷嘴,设置在基板的上方并且具有被形成为面向基板的上表面的向下出口,该基板通过主轴而与旋转卡盘一起旋转;下部喷嘴主体,安装在形成在旋转卡盘和主轴中的空腔中;第一下部喷嘴,形成在下部喷嘴主体的中央区域中并且具有被形成为面向基板的下表面的第一向上出口;第二下部喷嘴,以与第一下部喷嘴间隔开的方式形成在下部喷嘴主体中,并具有被形成为面向基板的下表面的第二向上出口;第三下部喷嘴,以与第一下部喷嘴和第二下部喷嘴间隔开的方式形成在下部喷嘴主体中,并具有被形成为与旋转卡盘的上表面平行的横向出口。
Description
技术领域
本发明涉及一种基板清洁装置,更具体地,涉及一种能够通过去除污染物粉末来提高清洁工艺质量的基板清洁装置,该污染物粉末通过在进行构成半导体清洁工艺的SPM清洁之后残留的酸性硫酸过氧化氢混合物(SPM)清洁液与为SC-1清洁而提供的碱性标准清洁-1(SC-1)清洁液之间的酸碱反应来产生并且残留在旋转卡盘等的上表面上。
背景技术
在半导体工艺期间在基板的表面上产生的污染物包括颗粒、有机材料、金属污染物、天然氧化物膜等。为了去除这些各种污染物,已知一种通过混合被提供用于有效地去除各种污染物的各种清洁溶液来处理基板的湿法清洁技术。
在常规的湿法清洁技术中,存在的问题在于,由于根据要去除的污染物的特性使用具有酸性和碱性的各种清洁溶液来处理基板,因此反应物通过清洁液之间的化学反应来产生,并以粉末形式残留在旋转卡盘等的上表面上,从而污染基板和基板的内部部件。
下面将参照图1至图4描述现有技术的这种问题。
图1是示出根据现有技术进行的硫酸过氧化氢混合物(SPM)清洁工艺的图。
参照图1,通过上部喷嘴40将酸性SPM清洁液喷射到基板W的上表面上,从而进行SPM清洁。例如,SPM清洁液可以是具有酸性的H2SO4:H2O2:H2O。
图2是示出根据现有技术进行的标准清洁-1(SC-1)清洁工艺的图。
参照图2,通过上部喷嘴40将碱性SC-1清洁液供应到基板W的上表面上,并且同时,通过第一下部喷嘴60将碱性SC-1清洁液供应到基板W的下表面上,从而进行SC-1清洁。例如,SC-1清洁液可以是具有碱性的NH4OH:H2O2:H2O。
如图2所示,在进行SC-1清洁之后,通过在进行SPM清洁之后残留的酸性SPM清洁液与为SC-1清洁而提供的碱性SC-1清洁液之间的酸碱反应生成的反应产物可以以污染物粉末的形式残留在旋转卡盘10等的上表面上。残留在旋转卡盘10等的上表面上的污染物粉末在随后的工艺中用作污染基板W的表面的元素,因此应被去除。
根据现有技术,存在的问题在于,由于没有去除污染物粉末的工艺,因此即使在进行下述的冲洗工艺和干燥工艺之后,污染物粉末仍然残留,因此,半导体工艺的质量下降。
图3是示出根据现有技术进行的冲洗工艺的图。
参照图3,通过上部喷嘴40将冲洗液供应到基板W的上表面上,同时,通过第一下部喷嘴60将冲洗液供应到基板W的下表面上,从而进行冲洗工艺。
图4是示出根据现有技术进行的干燥工艺的图。
参照图4,通过上部喷嘴40和第二下部喷嘴70供应干燥液,从而进行干燥基板W的工艺。
如图3和图4所示,即使在进行冲洗工艺和干燥工艺之后,污染物粉末也不会被去除并残留,并且在随后的工艺中将污染物粉末引入到基板W上,并作为降低整体工艺质量的因素。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种通过去除污染物粉末来提高清洁工艺质量的技术,该污染物粉末通过在进行构成半导体清洗工艺的SPM清洁之后残留的酸性硫酸过氧化氢混合物(SPM)清洁液与为SC-1清洁而提供的碱性标准清洁-1(SC-1)清洁液之间的酸碱反应来产生并且残留在旋转卡盘等的上表面上。
技术方案
根据本发明的一个方面,提供了一种基板清洁装置,其包括旋转卡盘;基板支撑件,其联接至旋转卡盘并支撑基板;主轴,其联接至旋转卡盘并使旋转卡盘旋转;上部喷嘴,其设置在基板的上方并且具有被形成为面向基板的上表面的向下出口,该基板通过主轴而与旋转卡盘一起旋转;下部喷嘴主体,其安装在形成在旋转卡盘和主轴中的空腔中;第一下部喷嘴,其形成在下部喷嘴主体的中央区域中,并且具有被形成为面向基板的下表面的第一向上出口;第二下部喷嘴,其以与第一下部喷嘴间隔开的方式形成在下部喷嘴主体中,并且具有被形成为面向基板的下表面的第二向上出口;第三下部喷嘴,其以与第一下部喷嘴和第二下部喷嘴间隔开的方式形成在下部喷嘴主体中,并且具有被形成为与旋转卡盘的上表面平行的横向出口。
可以通过形成在上部喷嘴中的向下出口将酸性硫酸过氧化氢混合物(SPM)清洁液供应到基板的上表面上,从而进行SPM清洁。可以通过形成在上部喷嘴中的向下出口将碱性标准清洁-1(SC-1)清洁液供应到基板的上表面上,并且可以通过形成在第一下部喷嘴中的第一向上出口将碱性SC-1清洁液供应到基板的下表面上,从而进行SC-1清洁。可以通过形成在上部喷嘴中的向下出口将冲洗液供应到基板的上表面上,可以通过形成在第一下部喷嘴中的第一向上出口将冲洗液供应到基片的下表面上,并且可以通过形成在第三下部喷嘴中的横向出口沿与旋转卡盘的上表面平行的方向供应冲洗液。可以去除在进行SC-1清洁之后残留在基板和旋转卡盘上表面上的污染物粉末。
冲洗液可包括去离子水(DIW)。
污染物粉末可以是通过在进行SPM清洁之后残留的酸性SPM清洁液与用于SC-1清洁的碱性SC-1清洁液之间的酸碱反应而生成的反应产物。
在通过经由形成在第三下部喷嘴中的横向出口供应冲洗液来去除残留在旋转卡盘上表面的污染物粉末之后,可以通过经由形成在上部喷嘴中的向下出口以及形成在第二下部喷嘴中的第二向上出口供应干燥液来对基板进行干燥。
干燥液可以包括氮气或惰性气体。
有益效果
根据本发明,可以有效地去除污染物粉末,该污染物粉末通过在进行构成半导体清洗工艺的SPM清洁之后残留的酸性硫酸过氧化氢混合物(SPM)清洁液与为SC-1清洁而提供的碱性标准清洁-1(SC-1)清洁液之间的酸碱反应来产生并且残留在旋转卡盘等的上表面上,因此可以提高清洁工艺的质量。
附图说明
图1是示出根据现有技术进行的硫酸过氧化氢混合物(SPM)清洁工艺的图。
图2是示出根据现有技术进行的标准清洁-1(SC-1)清洁工艺的图。
图3是示出根据现有技术进行的冲洗工艺的图。
图4是示出根据现有技术进行的干燥工艺的图。
图5是示出根据本发明实施方式的基板清洁装置的图。
图6是示出根据图5所示的本发明的实施方式的基板清洁装置的主要部分的放大图。
图7是示出在本发明的实施方式中的形成在下部喷嘴主体中的第一下部喷嘴、第二下部喷嘴和第三下部喷嘴的示例性配置的图。
图8是示出本发明实施方式中的SPM清洁工艺的图。
图9是示出本发明的实施方式中的SC-1清洗工艺的图。
图10是示出本发明的实施方式中的冲洗工艺的图。
图11是示出本发明的实施方式的干燥工艺的图。
具体实施方式
在本说明书中公开的本发明的实施方式的具体结构和功能描述仅出于描述本发明的实施方式的目的,并且本发明的实施方式可以以各种形式实施,并且不应解释为限于本说明书中描述的实施方式。
尽管可以以各种方式修改本发明的实施例并采取各种替代形式,但是在附图中示出了本发明的具体实施例并且在本说明书中对其进行了详细描述。并不旨在将本发明限制为所公开的特定形式。相反,本发明将覆盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。
应当理解,尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件,但是这些元件不受术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如,在不脱离本发明的范围的情况下,第一元件可以被称为第二元件,并且类似地,第二元件可以被称为第一元件。
应该理解的是,当一个元件被称为“连接”或“联接”到另一元件时,该元件可以直接连接或联接到另一元件,或者可以存在中间元件。相反,当一个元件被称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件时,则不存在中间元件。应该以类似的方式来解释用于描述元件之间的关系的其他词语(即,“在...之间”与“直接在...之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的,并不旨在限制本发明。如本文所使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文另外明确指出。应当进一步理解的是,当在本文中使用时,术语“包括”和/或“包含”规定了所陈述的特征、整体、步骤、操作、元素、部分或其组合的存在,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、部分或其组合。
除非另有定义,否则本文所使用的包括技术和科学术语在内的所有术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应当进一步理解,诸如在常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在现有技术的上下文中的含义一致的含义,并且除非在此明确地定义,否则不应以理想化或过度形式化的含义来解释。
在下文中,将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
图5是示出根据本发明实施方式的基板清洁装置的图,图6是示出根据图5所示的本发明的实施方式的基板清洁装置的主要部分的放大图,图7是示出在本发明的实施方式中形成在下部喷嘴主体50中的第一下部喷嘴60、第二下部喷嘴70以及第三下部喷嘴80的示例性配置的图。
参照图5至图7,根据本发明实施方式的基板清洁装置包括旋转卡盘10、基板支撑件20、主轴30、上部喷嘴40、下部喷嘴主体50、第一下部喷嘴60、第二下部喷嘴70和第三下部喷嘴80。
旋转卡盘10是联接有用于支撑基板W的基板支撑件20的部件。旋转卡盘10联接至以下将描述的主轴30,并且由于由驱动电机等(未示出)提供的旋转力而与主轴30一起高速旋转。
基板支撑件20联接至旋转卡盘10并支撑待处理的基板W。
例如,基板支撑件20可包括支撑销21和夹持销22。
支撑销21和夹持销22可以构造成彼此成对并且沿着旋转卡盘10的上表面的边缘区域以圆形形状布置,支撑销21和夹持销22的成对数量可以是3对以上。
支撑销21执行主要支撑基板W的下表面的功能。
夹持销22通过在支撑销21主要支撑基板W的下表面的状态下按压并夹持基板W的侧面来执行次要支撑基板W的功能。例如,夹持突起可以设置在夹持销22的上表面上的从其中心点向外隔开的点处。在基板W的下表面主要由支撑销21支撑的状态下,由于驱动电动机等(未示出)提供的旋转力,夹持销22旋转确定的特定角度,并且因此,夹持突起可以夹持并支撑基板W的侧表面。
由于基板W由基板支撑件20稳定地支撑,因此尽管联接到主轴30的旋转卡盘10高速旋转,在基板W不分离的状态下仍进行以下描述的清洁工艺。
主轴30联接至旋转卡盘10,并由于驱动电机等(未示出)提供的旋转力而旋转,以使旋转卡盘10和由联接至旋转卡盘10的基板支撑件20支撑的基板W高速旋转。
上部喷嘴40设置在基板W的上方并且具有被形成为面向基板W的上表面的向下出口,主轴30使基板W与旋转卡盘10一起旋转。通过形成在上部喷嘴40中的向下出口,喷射硫酸过氧化氢混合物(SPM)清洁液,标准清洁-1(SC-1)清洁液,冲洗液和干燥液。例如,形成在上喷嘴40中的向下出口可以设置为与流体的种类的数量相对应的多个出口,或者可以设置为单个出口。即,可以在上部喷嘴40中形成用于喷射SPM清洁液、SC-1清洁液、冲洗液和干燥液的出口中的每个,或者可以通过控制其喷射时间点通过一个出口喷射上述流体。
下部喷嘴主体50被安装在形成在旋转卡盘10和主轴30中的空腔中,以保持安装状态而不受旋转卡盘10和主轴30的高速旋转的影响。在下部喷嘴主体50中,形成有第一下部喷嘴60、第二下部喷嘴70和第三下部喷嘴80。
下部喷嘴主体50被安装在形成在旋转卡盘10和主轴30中的空腔中,以保持安装状态而不受旋转卡盘10和主轴30的高速旋转的影响。在下部喷嘴主体50中,形成有第一下部喷嘴60、第二下部喷嘴70和第三下部喷嘴80。
第一下部喷嘴60形成在下部喷嘴主体50的中央区域,并且具有被形成为面向基板W的下表面的第一向上出口62。通过形成在第一下部喷嘴60中的第一向上出口62在不同的时间点喷射SC-1清洁液和冲洗液。
第二下部喷嘴70以与第一下部喷嘴60间隔开的方式形成在下部喷嘴主体50中,并且具有被形成为面向基板W的下表面的第二向上出口72。干燥液通过形成在第二下部喷嘴70中的第二向上出口72喷射。
第三下部喷嘴80以与第一下部喷嘴60和第二下部喷嘴70间隔开形成在下部喷嘴主体50中。在第三下部喷嘴80的一端处,形成有与旋转卡盘10的上表面和基板W的下表面平行的横向出口82。
例如,1)通过形成在上部喷嘴40中的向下出口将酸性SPM清洁液供应到基板W的上表面上,从而进行SPM清洁;2)通过形成在上部喷嘴40中的向下出口将碱性SC-1清洁液供应到基板W的上表面上,并且,同时,通过形成在第一下部喷嘴60中的第一向上出口62将碱性SC-1清洁液供应到基板W的下表面上,从而进行SC-1清洁;3)通过形成在上部喷嘴40中的向下出口将冲洗液供应到基板W的上表面上,并且同时,通过形成在第一下部喷嘴60中的第一向上出口62将冲洗液供应到基板W的下表面上,并且通过形成在第三下部喷嘴80中的横向出口82沿与旋转卡盘10的上表面和基板W的下表面平行的方向供给冲洗液,因此,可以去除在进行SC-1清洁之后残留在基板W和旋转卡盘10的上表面上的污染物粉末。
例如,污染物粉末可以是通过在进行SPM清洁之后残留的酸性SPM清洁液与为SC-1清洁而供应的碱性SC-1清洁液之间的酸碱反应产生的反应产物。
例如,SPM清洁液和SC-1清洁液可以是已知材料,并且作为特定示例,SPM清洁液可以是H2SO4:H2O2:H2O,而SC-1清洁液可以是NH4OH:H2O2:H2O。
例如,在通过形成在第三下部喷嘴80中的横向出口82供给冲洗液来去除残留在旋转卡盘10的上表面上的污染物粉末之后,可以通过经由形成在上部喷嘴40中的向下出口以及形成在第二下部喷嘴70中的第二向上出口72供应干燥液来对基板W进行干燥。
例如,冲洗液可以包括去离子水(DIW),并且干燥液可以包括氮气或惰性气体。
在下文中,将参照图8至图11描述由根据本发明实施方式的基板清洁装置进行的基板清洁工艺的示例。
图8是示出本发明的实施方式的SPM清洁工艺的图,图9是示出本发明的实施方式的SC-1清洁工艺的图,图10是示出本发明的实施方式的冲洗工艺的图,图11是示出本发明的实施方式的干燥工艺的图。
首先,参考图8,通过形成在上部喷嘴40中的向下出口将酸性SPM清洁液喷射到基板W的上表面上,从而进行SPM清洁。例如,SPM清洁液可以是H2SO4:H2O2:H2O,并且SPM清洁液从半导体工艺期间可能残留在基板W的表面上的污染物中去除重的有机材料、金属等。
接着,参考图9,通过形成在上部喷嘴40中的向下出口将碱性SC-1清洁液供应到基板W的上表面上,并且同时,通过形成在第一下部喷嘴60中的第一向上出口62将碱性SC-1清洁液供应到基板W的下表面上,从而进行SC-1清洁。例如,SC-1清洁液可以是NH4OH:H2O2:H2O,并且,SC-1清洁液从半导体工艺期间可能残留在基板W的表面上的污染物中去除有机材料、I和II族金属以及颗粒。
例如,图8所示的SPM清洁和图9所示的SC-1清洁可以在不同的时间点交替进行多次。
同时,如图9所示,在进行SC-1清洁之后,通过中进行SPM清洁之后残留的酸性SPM清洁液与为SC-1清洁而提供的碱性SC-1清洁液之间的酸碱反应而生成的反应产物可以以污染物粉末的形式残留在旋转卡盘10等的上表面上。残留在旋转卡盘10等的上表面上的污染物粉末在随后的工艺中用作污染基板W的表面的元素,因此应被去除。然而,尽管先前在描述现有技术的问题的工艺中已经进行了描述,但是根据现有技术,存在的问题在于,由于没有去除污染物粉末的工艺,因此半导体工艺的质量降低。
然而,根据本发明的实施例,通过在下面将描述的冲洗工艺中完全去除污染物粉末,可以显着改善半导体工艺的质量。下面将参照图10描述其工艺。
参照图10,通过形成在上部喷嘴40中的向下出口将冲洗液供应到基板W的上表面上,并且同时,通过形成在第一下部喷嘴60中的第一向上出口62将冲洗液供应到基板W的下表面上,并且通过形成在第三下部喷嘴80中的横向出口82沿与旋转卡盘10的上表面和基板W的下表面平行的方向供给冲洗液,因此,在进行SC-1清洁之后残留在基板W和旋转卡盘10的上表面上的残留的污染物粉末被完全去除。
接下来,参考图11,在进行图10所示的冲洗工艺之后,即,在通过经由形成在第三下部喷嘴80中的横向出口82供应冲洗液来去除残留在旋转卡盘10的上表面上的污染物粉末之后,通过形成在上部喷嘴40中的向下出口和形成在第二下部喷嘴70中的第二向上出口72供应干燥液,从而执行对基板W进行干燥的工艺。
如上所述,根据本发明,通过在构成半导体清洁工艺的SPM清洁之后残留的酸性SPM清洁液与为SC-1清洁而提供的碱性SC-1清洁液之间的酸碱反应而生成并且残留在旋转卡盘等的上表面上的污染物粉末被有效地去除,因此可以提高清洁工艺的质量。
[参考标号]
20:基板支撑件
21:支撑销
22:夹持销
30:主轴
40:上部喷嘴
50:下部喷嘴主体
60:第一下部喷嘴
62:第一向上出口
70:第二下部喷嘴
72:第二向上出口
80:第三下部喷嘴
82:横向出口
W:基板。
Claims (6)
1.一种基板清洁装置,其包括:
旋转卡盘;
基板支撑件,其联接至所述旋转卡盘并支撑基板;
主轴,其联接至所述旋转卡盘并使所述旋转卡盘旋转;
上部喷嘴,其设置在所述基板的上方并且具有被形成为面向所述基板的上表面的向下出口,所述基板通过所述主轴而与所述旋转卡盘一起旋转;
下部喷嘴主体,其安装在形成在所述旋转卡盘和所述主轴中的空腔中;
第一下部喷嘴,其形成在所述下部喷嘴主体的中央区域中,并且具有被形成为面对所述基板的下表面的第一向上出口;
第二下部喷嘴,其以与所述第一下部喷嘴间隔开的方式形成在所述下部喷嘴主体中,并且具有被形成为面向所述基板的所述下表面的第二向上出口;以及
第三下部喷嘴,其以与所述第一下部喷嘴和所述第二下部喷嘴间隔开的方式形成在所述下部喷嘴主体中,并且具有被形成为与所述旋转卡盘的上表面平行的横向出口。
2.根据权利要求1所述的基板清洁装置,其中:
通过形成在所述上部喷嘴中的所述向下出口将酸性硫酸过氧化氢混合物(SPM)清洁液供应到所述基板的所述上表面上,从而进行SPM清洁;
通过形成在所述上部喷嘴中的所述向下出口将碱性标准清洁-1(SC-1)清洁液供应到所述基板的所述上表面上,并通过形成在所述第一下部喷嘴中的所述第一向上出口将所述碱性SC-1清洁液供应到所述基板的所述下表面上,从而进行SC-1清洁;
通过形成在所述上部喷嘴中的所述向下出口将冲洗液供应到所述基板的所述上表面上,通过形成在所述第一下部喷嘴中的所述第一向上出口将所述冲洗液供应到所述基板的所述下表面上,并且通过形成在所述第三下部喷嘴中的所述横向出口沿与所述旋转卡盘的所述上表面平行的方向供给所述冲洗液;以及
去除在进行所述SC-1清洁之后残留在所述基板和所述旋转卡盘的所述上表面上的污染物粉末。
3.根据权利要求2所述的基板清洁装置,其中,所述冲洗液包括去离子水(DIW)。
4.根据权利要求2所述的基板清洁装置,其中,所述污染物粉末是通过在进行所述SPM清洁之后残留的所述酸性SPM清洁液与用于所述SC-1清洁的所述碱性SC-1清洁液之间的酸碱反应而生成的反应产物。
5.根据权利要求2所述的基板清洁装置,其中,在通过形成在所述第三下部喷嘴中的所述横向出口供应所述冲洗液来去除残留在所述旋转卡盘的所述上表面上的所述污染物粉末之后,
通过经由形成在所述上部喷嘴中的所述向下出口以及形成在所述第二下部喷嘴中的所述第二向上出口供应干燥液来对所述基板进行干燥。
6.根据权利要求5所述的基板清洁装置,其中,所述干燥液包括氮气或惰性气体。
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- 2021-05-07 CN CN202110494345.7A patent/CN113617721B/zh active Active
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