JP2005340402A - 洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の洗浄を効率よく行うことができる洗浄装置及び洗浄方法を提供する。
【解決手段】基板Ｗを保持する保持部材２０と、保持部材２０に保持された基板Ｗの表面に対して、部分的に液体を噴射するとともに、基板Ｗの表面全域を走査することで、基板Ｗの表面を洗浄する第１の液体供給機構３０と、保持部材２０に保持された基板Ｗの表面全域に向けて液体を供給する第２の液体供給機構４０とを備えたことを特徴とする洗浄装置およびこれを用いた洗浄方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗浄装置および洗浄方法の改良、特に、高い洗浄効果を得ることができる洗浄装置および洗浄方法に関するものである。

半導体装置の製造プロセスにおいては、デバイスの微細化および高集積化にともない、半導体基板上に付着するパーティクル（微小粒子）や金属汚染、有機物汚染等がデバイスの歩留りや特性に大きな影響を与えるようになってきている。したがって、デバイスの歩留りやその特性を向上させるためには、全製造プロセスにわたって、半導体基板を清浄に保つ必要がある。そこで、各々の製造プロセスにおいては、適宜、半導体基板の洗浄処理工程が行われている。

例えばダイシング後のシリコン（Ｓｉ）基板（ウェハ）の表面は、削られたＳｉのパーティクル等が付着し易く、このパーティクルが基板上の引き出し電極となるパッドに付着すると、パッドとボンディングワイヤーとの接合強度が弱くなるため、パーティクルを確実に除去する必要がある。この洗浄工程においては、一般的に、基板が保持された保持部材を回転させた状態で、この基板の表面に対して、部分的に高圧力で水を噴射するスピン洗浄が行われている。そして、水が噴射されていない部分の乾燥を防ぐため、この洗浄中の基板の表面上にリンスを供給するリンス供給部を備えた洗浄装置の例が報告されている。このリンス供給部は、基板上の中心部から外周部にかけてを覆うライン状に吹出穴が設けられたノズルを有している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１６４５５１号公報（図３、図４）

しかし、上述したような洗浄装置を用いて基板の洗浄を行う場合には、水が噴射されていない部分の乾燥を防ぐために、基板の表面にリンス供給部のノズルからリンスを供給するが、このノズルは、基板上の中心部から外周部にかけてを覆うライン状に吹出穴が設けられているため、リンスがライン状に供給される。そして、この際、基板は回転保持されていることから、供給されたリンスが基板の表面の全域にわたるように流動する。しかし、遠心力によりこのリンスは外周部側に流動し易く、供給ムラが発生し易い。このため、基板の表面全域に渡って均一な膜厚のリンス水膜を形成することが困難であり、基板の表面の中央部はリンス水膜が形成されにくく、乾き易い傾向があった。

これにより、基板の表面の中央部に対して部分的に水を噴射することにより、パーティクル等を基板から浮き上がらせて洗浄した場合であっても、乾燥してしまうと再び基板の表面にパーティクルが付着してしまうという問題があった。また、乾燥して再付着したパーティクルは、さらに水での洗浄を行ったとしても、基板の表面に残存し易く、基板の表面の洗浄を効率的に行うことが難しいという問題も生じていた。また、上述したように、リンスがライン状に供給される場合には、基板が保持される保持部材に回転機構が設けられていないと、基板の表面全域にリンスを供給することが困難であった。

そこで、上記課題を解決するために、本発明の洗浄装置は、基板を保持する保持部材と、保持部材に保持された基板の表面に対して、部分的に液体を噴射するとともに、基板の表面全域を走査することで、基板の表面を洗浄する第１の液体供給機構と、保持部材に保持された基板の表面全域に向けて液体を供給する第２の液体供給機構とを備えたことを特徴としている。

このような洗浄装置によれば、第２の液体供給機構により、保持部材に保持された基板の表面全域に向けて液体を供給することで、供給ムラを生じることなく、基板の表面全域に均一な膜厚の液膜が形成され、表面全域が常に濡れた状態となる。そして、この状態で、第１の液体供給機構により、部分的に液体を噴射するとともに、基板の表面全域を走査して洗浄することで、基板の表面全域を濡らした状態で、洗浄を行うことができる。これにより、洗浄中に基板の表面から浮き上がったパーティクルが、基板の表面の乾燥により、基板の表面に再度付着することが防止される。また、基板の保持部材が、特に回転機構を有していなくても、基板の表面全域に向けて液体を供給することから、表面全域を常に濡れた状態とすることが可能である。

また、本発明の洗浄方法は、基板の表面に対して、部分的に第１の液体を噴射するとともに、基板の表面全域を走査することで、基板の表面を洗浄する洗浄方法であって、基板の表面を洗浄する間、基板の表面全域に向けて第２の液体を供給することで、基板の表面全域を濡らした状態とすることを特徴としている。

このような洗浄方法によれば、基板の表面に対して、部分的に第１の液体を噴射するとともに、基板の表面全域を走査して基板の表面を洗浄する間、基板の表面全域に向けて第２の液体を供給することで、供給ムラを生じることなく、基板の表面全域に均一な液膜が形成され、表面全域が常に濡れた状態となる。これにより、洗浄中に基板の表面から浮き上がったパーティクルが、基板の表面の乾燥により、基板の表面に再度付着することが防止される。

以上説明したように、本発明の洗浄装置および洗浄方法によれば、洗浄中に基板の表面から浮き上がったパーティクルが、基板の表面の乾燥により、基板の表面に再度付着することが防止されるため、基板の表面の洗浄を効率よく行うことができる。また、パーティクルの再付着による基板の汚染が防止されるため、デバイスの歩留まりを向上させることができる。また、基板を保持する保持部材が回転機構を有していない場合であっても、上述したような効果を奏する。特に、本発明の洗浄装置および洗浄方法は、パーティクルが多く発生するダイシング工程やバックグラインダー工程の後処理として行う洗浄に有効である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

図１は本発明の洗浄装置の好ましい実施の形態を示す構成図であり、この図を用いて洗浄装置１０について詳しく説明する。

まず、図１に示すように、洗浄装置１０は、例えば回転式の枚葉処理装置であり、基板Ｗを回転可能に保持する保持部材２０と、この保持部材２０に保持された基板Ｗの表面に対して、部分的に液体を噴射する第１の液体供給機構３０と、保持部材２０に保持された基板Ｗの表面全域に向けて液体を供給する第２の液体供給機構４０とを備えている。

保持部材２０は、基板Ｗを保持するターンテーブル２１と、このターンテーブル２１に接続された回転モータ２２とを有しており、回転モータ２２の駆動により、ターンテーブル２１が矢印Ｒ１方向に回転するように構成されている。

また、第１の液体供給機構３０は、駆動モータ３１と、駆動モータ３１に接続された第１プーリ３２と、第１プーリ３２にベルト３３を介して接続された第２プーリ３４とを備えている。第２プーリ３４には、軸３５の下端部が配置されていて、軸３５の上端部には、基板Ｗに供給する液体が貯留された液体収容部３６が配置されている。そして、液体収容部３６には、上述した保持部材２０に保持された状態の基板Ｗの表面に対して、部分的に液体を噴射するノズル３７が接続されている。この液体収容部３６はノズル３７から高圧の液体が噴射されるように構成されている。

このような構成の第１の液体供給機構３０は、駆動モータ３１の作動により第１プーリ３２が矢印Ｒ２方向に回転すると、第１プーリ３２にベルト３３を介して接続された第２プーリ３４が矢印Ｒ２方向に回転する。これにより、第２プーリ３４に接続された軸３５を矢印Ｒ２方向に回転することで、液体収容部３６とともにノズル３７が、この軸３５を中心とした弧状に旋回可能となる。

また、図２に示すように、このノズル３７は、保持部材２０（前記図１参照）におけるターンテーブル２１の中心部Ｏに達する長さに構成される。これにより、第１の液体供給機構３０を駆動することで、ノズル３７の先端部が、先端部から高圧の液体を噴射させた状態で、軸３５を中心とし、ターンテーブル２１に保持された基板Ｗの中心部Ｗ１上から外周部Ｗ２上まで、移動可能となる。この際、このノズル３７の移動速度よりも速い速度で基板Ｗが保持された状態のターンテーブル２１が回転することで、ノズル３７から噴射された液体により、この基板Ｗの表面全域が走査される。

次に、再び図１を用いて、本発明に特徴的な第２の液体供給機構４０について説明する。この第２の液体供給機構４０は、保持部材２０に保持された基板Ｗの表面全域に向けて、液体を供給可能に構成されたノズル４１と、このノズル４１に供給する液体を貯留する液体収容部４２とを備えており、ノズル４１と液体収容部４２とは、配管４３により接続されている。この配管４３には、液体収容部４２側から順に、開閉自在に構成されたバルブ４４と、ノズル４１に供給する液体の流量を測定し、制御する流量計４５が設けられている。

ここで、ノズル４１は、その先端部４１ａから保持部材２０に保持された基板Ｗの表面全域に向けて液体が供給されるように構成されており、先端部４１ａがこの基板Ｗに対向する状態で配置されている。そして、このノズル４１は、先端部４１ａに向けて内径が拡大された形状に設けられるとともに、先端部４１ａには例えば円形状の複数の供給口（図示省略）が均等に配置されたシャワー形状であることとする。これにより、ノズル４１から保持部材２０に保持された基板Ｗの表面全域に向けて液体がシャワー状に供給される。

なお、ここでは、ノズル４１の先端部４１ａに、円形状の複数の供給口が配置されていることとするが、供給口の形状は、特に限定されるものではなく、基板Ｗの表面全域に向けて液体を供給することが可能であれば、例えばスリット状の複数の供給口が配置されていてもよい。

次に、上述したような洗浄装置を用いて基板Ｗの表面を洗浄する例について説明する。本実施形態では、例えばダイシング工程後のウェハ（基板Ｗ）の表面の洗浄を行うこととする。ダイシング工程では、通常、水等の液体を供給した状態でダイシングを行うが、基板Ｗの表面が濡れた状態を維持したまま、洗浄工程を行うこととする。また、第１の液体供給機構３０および第２の液体供給機構４０からは、それぞれ水が供給されることとする。

まず、基板Ｗを図１に示す洗浄装置１０の保持部材２０のターンテーブル２１上に載置して保持し、回転モータ２２によりターンテーブル２１を矢印Ｒ１方向に回転させる。

次に、第１の液体供給機構３０のノズル３７から、基板Ｗの表面に対して部分的に水を噴射させるとともに、基板Ｗの表面全域を走査する。この場合には、第１の液体供給機構３０のノズル３７を基板Ｗの中央部Ｗ１（図２参照）上に水が噴射されるように配置した後、駆動モータ３１を駆動することにより、ノズル３７が液体収容部３６とともに矢印Ｒ２方向に回転する。具体的には、駆動モータ３１により第１プーリ３２および第２プーリ３４が矢印Ｒ２方向に回転し、第２プーリ３４に軸３５を介して接続されている液体収容部３６とノズル３７も矢印Ｒ２方向に回転する。

これにより、図２に示すように、ノズル３７は、基板Ｗの中心部Ｗ１から外周部Ｗ２まで軸３５を中心に旋回しながら水を噴射する。この際、基板Ｗが保持された保持部材２０は回転していることから、この保持部材２０の回転よりも軸３５の回転を遅くして、ノズル３７の先端部を基板Ｗの中心部Ｗ１から外周部Ｗ２まで徐々に移動させることで、基板Ｗの表面全域を走査し、洗浄することが可能となる。

そして、再び図１に示すように、上述したようにノズル３７から水を噴射している間、第２の液体供給機構４０における配管４３のバルブ４４を開けることで、ノズル４１から保持部材２０に保持された基板Ｗの表面全域に向けて、水を供給することで、基板Ｗの表面全域に均一な膜厚の水膜を形成し、基板Ｗの表面全域を濡らした状態とする。このとき、液体の流量は流量計４５によって測定されており、水が対象物Ｗの表面全域に水膜を形成する機能を発揮できるように流量を制御する。

以上のようにして、基板Ｗの表面を洗浄する。

上述したような洗浄装置およびこれを用いた洗浄方法によれば、第２の液体供給機構４０により、保持部材２０に保持された基板Ｗの表面全域に向けて液体を供給することで、供給ムラを生じることなく、基板Ｗの表面全域に均一な膜厚の水膜が形成され、表面全域が常に濡れた状態となる。そして、この状態で、第１の液体供給機構３０により、部分的に液体を噴射するとともに、基板Ｗの表面全域を走査して洗浄することで、基板Ｗの表面全域を濡らした状態で、洗浄を行うことができる。

これにより、洗浄中においても基板Ｗの表面が乾燥することがなく、洗浄によって除去されたパーティクル等が再び基板Ｗに付着することが防止されるため、洗浄効果を最大限に高めることができる。また、パーティクルの再付着による基板Ｗの汚染が防止されるため、デバイスの歩留まりを向上させることができる。

特に、基板Ｗが本実施形態で用いたようなダイシング工程後のウェハや、バックグラインダー工程後のウェハである場合には、基板Ｗの表面にＳｉのパーティクルが多く発生することから、本発明の洗浄装置および洗浄方法が有効に適用される。

なお、上述した実施形態では、保持部材２０が回転モータ２２を備えた例について説明したが、本発明の洗浄装置によれば、第２の液体供給機構４０が基板Ｗの表面全域に向けて液体を供給するように構成されていることから、保持部材２０は回転モータ２２を備えていなくてもよい。この場合には、保持部材２０に保持された基板Ｗが回転していない状態で、ノズル３７から噴出される液体により、基板Ｗの表面全域が走査され洗浄されるように第１の供給機構３０を駆動させる。ただし、保持部材２０が回転機構を有していた方が、ノズル３７の動作の制御が容易であるため、好ましい。

（変形例）
なお、本実施形態では、第２の液体供給機構４０が、シャワー形状のノズル４１を備えた例について説明したが、本発明はこれに限定されず、基板Ｗの表面全域に向けて液体を供給可能に構成されていればよい。

例えば、図３に示すように、第２の液体供給機構４０が、その先端部から液体をガスと混合した状態で拡散させて供給する霧吹き型のノズル５１を有していてもよい。ここで、図３は図１のＡ部分を示すものである。具体的には、第２の液体供給機構４０（前記図１参照）がガス供給機構５０を備えており、ガス供給機構５０が、保持部材２０（前記図１参照）に保持された基板Ｗ（前記図１参照）の表面にガスを供給可能に構成されたノズル５１と、このノズル５１に供給するガスを貯留するガス収容部５２とを備え、ノズル５１とガス収容部５２とが配管５３により接続された構成とする。この配管５３には、ガス収容部５２側から順に、開閉自在に構成されたバルブ５４と、ノズル５１に供給するガスの流量を測定し、制御する流量計５５が設けられていることとする。なお、ガスの制御は流量ではなく、圧力で制御してもよい。そして、液体を供給するノズル４１’が、ガスを供給するノズル５１に接続されており、ノズル５１内で液体がガスと混合した状態で、その先端の供給口から噴霧され、基板Ｗの表面全域に向けて液体が拡散して供給される。

この場合には、液体が基板Ｗの表面全域に向けて供給されるように、流量計４５、５５によりガスと液体の流量もしくは圧力をそれぞれ制御し、ガス圧をかけることで、ノズル５１の先端の供給口から基板Ｗの表面全域に向けて液体が拡散されて供給される。このような構成の洗浄装置およびこの洗浄装置を用いた洗浄方法であっても、基板Ｗの表面全域を濡らした状態で、洗浄可能であることから、上述した実施形態と同様の効果を奏する。

なお、上記のガスはエア（空気）であってもよく、エアを高圧で供給してもよい。この場合には、ガス収容部５２はエアの供給ポンプとなる。

本発明の洗浄装置に係る実施形態を説明するための構成図である。 本発明の洗浄装置に係る実施形態を説明するための上面図である。 本発明の洗浄装置に係る実施形態の変形例を説明するための要部拡大図である。

符号の説明

１０…洗浄装置、２０…保持部材、３０…第１の液体供給機構、４０…第２の液体供給機構、４１，５１…ノズル、Ｗ…基板

Claims (7)

1. 基板を保持する保持部材と、
   前記保持部材に保持された基板の表面に対して、部分的に液体を噴射するとともに、当該基板の表面全域を走査することで、当該基板の表面を洗浄する第１の液体供給機構と、
   前記保持部材に保持された基板の表面全域に向けて液体を供給する第２の液体供給機構とを備えた
   ことを特徴とする洗浄装置。
2. 請求項１記載の洗浄装置において、
   前記第２の液体供給機構は、その先端部から液体を供給するノズルを有しており、
   当該ノズルは、先端部に向けて内径が広くなるとともに、当該先端部に複数の供給口が設けられたシャワー形状である
   ことを特徴とする洗浄装置。
3. 請求項１記載の洗浄装置において、
   前記第２の液体供給機構は、その先端部から液体をガスと混合した状態で拡散させて供給するノズルを有している
   ことを特徴とする洗浄装置。
4. 請求項１記載の洗浄装置において、
   前記保持部材は、回転可能に構成されている
   ことを特徴とする洗浄装置。
5. 基板の表面に対して、部分的に第１の液体を噴射するとともに、当該基板の表面全域を走査することで、当該基板の表面を洗浄する洗浄方法であって、
   前記基板の表面を洗浄する間、第２の液体を基板の表面全域に向けて供給することで、当該基板の表面全域を濡らした状態とする
   ことを特徴とする洗浄方法。
6. 請求項５記載の洗浄方法において、
   前記第２の液体を、シャワー状に供給する
   ことを特徴とする洗浄方法。
7. 請求項５記載の洗浄方法において、
   前記第２の液体を、ガスと混合した状態で拡散させて供給する
   ことを特徴とする洗浄方法。
   
   

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