JP2006286947A

JP2006286947A - 電子デバイス洗浄方法及び電子デバイス洗浄装置

Info

Publication number: JP2006286947A
Application number: JP2005105071A
Authority: JP
Inventors: Naoya Hayamizu; 直哉速水; Hiroshi Fujita; 博藤田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】電子デバイスの表面を損傷させることなく微細なパーティクルを十分に除去すること。
【解決手段】洗浄水を供給する洗浄水供給部５０と、高圧の窒素を供給する高圧気体供給部４０と、供給された洗浄水を窒素とを混合させることで霧状にし、半導体ウエハＷに吹き付ける二流体ノズル３０とを備え、二流体ノズル３０は、非導電性樹脂にカーボンフィラーが混入された導電性の材料で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハやディスプレイ等の電子デバイスを洗浄する電子デバイス洗浄方法及び電子デバイス洗浄装置に関し、特にデバイスパターンを損傷することなくパーティクルを除去することができるものに関する。

半導体装置の製造工程には、半導体ウエハの表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成していく工程が含まれる。微細パターンを形成するために、半導体ウエハの両面、特に薄膜形成面を清浄に保つ必要があることから、基板洗浄装置を用いて半導体ウエハの洗浄処理が行われる。このような半導体ウエハの洗浄処理を行う基板洗浄装置では、二流体ノズルを用いて、純水を高圧窒素や高圧窒素により霧化させて、基板にぶつけることによりパーティクルを除去する（例えば、特許文献１参照）。

半導体ウエハと同様に、液晶ディスプレイやＰＤＰ基板等の電子デバイスにおいても同様な洗浄装置を用いて洗浄を行っている。

なお、二流体ノズルの材質は、金属不純物を考慮しなくてもよい工程ではＳＵＳ製であるが、金属不純物を制御しなくてはならない工程ではテフロン（登録商標）（登録商標）、ＰＥＥＫなどの樹脂製のものが用いられていた。
特開２００２−２７０５６４号公報

上述した半導体ウエハの洗浄方法では、次のような問題があった。すなわち、純水を高圧空気や高圧窒素により霧化させてパーティクルを除去する方法では、液体が霧化するとき、及び気体中で搬送されるときに帯電が生じる。この帯電は基板上やスピンカップなど装置の構成材料に移り、帯電した基板は気中の粒子を引き込み、パーティクル汚染されてしまう虞があった。

そこで本発明は、電子デバイスの帯電を防止することでパーティクル汚染を防止できる電子デバイス洗浄装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電子デバイス洗浄装置及び電子デバイス洗浄方法は次のように構成されている。

（１）洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける二流体ノズルとを備え、上記二流体ノズルは、非導電性樹脂にカーボンフィラーが混入された導電性の材料で構成されていることを特徴とする。

（２）前記（１）に記載された電子デバイス洗浄装置であって、上記非導電性樹脂は、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂及びこれらの混合物のいずれかを含むことを特徴とする。

（３）洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける二流体ノズルとを備え、上記二流体ノズルは、チタン、タンタル、ジルコニウム及びこれらの合金のいずれかの材料で構成されていることを特徴とする。

（４）洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける二流体ノズルとを備え、上記二流体ノズルは、シリコン、シリコンカーバイド及びこれらの混合物のいずれかに不純物をドープしたもので構成されていることを特徴とする。

（５）前記（１），（３），（４）に記載された電子デバイス洗浄装置であって、上記二流体ノズルは接地されていることを特徴とする。

（６）洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける非導電性の二流体ノズルとを備え、この二流体ノズルには、上記二流体ノズルを通流する上記洗浄水又は上記気体を接地するための接地部位が設けられていることを特徴とする。

（７）洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける二流体ノズルと、上記電子デバイスを除電するイオナイザとを備えていることを特徴とする。

（８）洗浄水を供給し、高圧の気体を供給し、供給された上記洗浄水を上記気体と二流体ノズルで混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付け、上記電子デバイスをイオナイザで除電することを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、電子デバイスの表面を損傷させることなくパーティクルを除去することが可能となる。

図１は本発明の一実施の形態に係る基板洗浄装置（電子デバイス洗浄装置）１０の構成を示す説明図、図２及び図３は基板洗浄装置１０における窒素流量とデバイスパターンのダメージ数との関係を示す図である。

電子デバイス洗浄装置１０は、洗浄部２０と、高圧窒素供給部４０と、洗浄水供給部５０と、これら各部を連携して制御する制御部６０とを備えている。

洗浄部２０は、制御部６０により制御される電動モータ２１と、この電動モータ２１の回転軸２２に取り付けられ、半導体ウエハＷを保持するスピンチャック２３と、スピンチャック２３に対向して配置された二流体ノズル３０とを備えている。

二流体ノズル３０は、図２に示すように、接地されたノズル本体３１と、このノズル本体３１の中心部に設けられ、高圧窒素が通流するガス流路３２と、このガス流路３２を囲むようにして配置され、洗浄水が通流する洗浄水路３３とを備えている。なお、図１中３４はノズルオリフィスを示している。ガス流路３２は後述する窒素配管４２、洗浄水路３３は後述する洗浄水配管５２にそれぞれ接続されており、それぞれ高圧窒素、洗浄水を導入するように構成されている。また、二流体ノズル３０は、図示しない昇降・移動機構によって、半導体ウエハＷ面内の洗浄水の供給位置を変更できるように支持されている。

ノズル本体３１は、例えば、非導電性樹脂（ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂及びこれらの混合物等）にカーボンフィラーを混入したものを用いる。なお、チタン、タンタル、ジルコニウム及びこれらの合金を用いてもよい。さらに、シリコン、シリコンカーバイド及びこれらの混合物のいずれかに不純物をドープしたものを用いてもよい。これらの導電性材料は、金属イオンを発生しにくく、または、全く発生せず、金属不純物を制御しなくてはならない電子デバイスの洗浄工程で用いても支障がない。なお、これらの材料の他、金属イオンの発生量が少ない、または、発生しない導電性材料であれば他の材料でもよい。

高圧窒素供給部４０は、高圧窒素発生部４１と、この高圧窒素発生部４１から二流体ノズル３０まで高圧窒素を送るための窒素配管４２と、この窒素配管４２の途中に設けられた圧力調整部４３と、この圧力調整部４３における窒素圧力を測定するための圧力センサ４４と、窒素配管４２の途中に設けられた流量センサ４５とを備えている。なお、圧力調整部４３は制御部６０からの指示により圧力調整が行われる。また、圧力センサ４４及び流量センサ４５の出力は制御部６０に入力されている。

洗浄水供給部５０は、洗浄水供給タンク５１と、この洗浄水供給タンク５１から二流体ノズル３０まで洗浄水を送るための洗浄水配管５２と、この洗浄水配管５２の途中に設けられた圧力調整部５３と、この圧力調整部５３における洗浄水圧力を測定するための圧力センサ５４と、洗浄水配管５２の途中に設けられた流量センサ５５とを備えている。なお、圧力調整部５３は制御部６０からの指示により圧力調整が行われる。また、圧力センサ５４及び流量センサ５５の出力は制御部６０に入力されている。

このように構成された基板洗浄装置１０では、次のようにして半導体ウエハＷの洗浄を行う。すなわち、電動モータ２１を回転させることにより、半導体ウエハＷを回転させる。このときの回転速度は例えば５００ｒｐｍ程度である。

次に、圧力調整部４３，５３を制御部６０からの信号により開き、二流体ノズル３０に窒素と洗浄水が供給されると、洗浄水が高圧窒素によって霧化され、半導体ウエハＷの表面に噴霧される。これにより、パーティクルが流し出される。このとき、制御部６０から各圧力調整部４３，５３に制御信号が送られ、所定の圧力の洗浄水が噴霧されるように窒素と洗浄水の圧力が適切に調整される。同時に、各圧力センサ４４，５４と流量センサ４５，５５から検出された結果が、逐次制御部６０にフィードバックされる。

二流体ノズル３０は、上述したように高圧の窒素や洗浄水にさらされても金属イオンがほとんど発生しないため、金属不純物が半導体ウエハＷに付着することはない。また、全体が導電性であり、かつ、接地されているため、帯電した場合であっても除電される。したがって、半導体ウエハＷや清浄部２０が帯電されることがなく、半導体ウエハＷが気中の粒子を引き込み、パーティクル汚染されてしまうのを防止できる。

上述したように、本実施の形態に係る電子デバイス洗浄装置１０によれば、二流体ノズル３０の材質を導電性とすることで、洗浄水が霧化する際の剥離帯電を最小限に抑えることができる。このため、二流体ノズル３０及び半導体ウエハＷ等の帯電を抑えることができ、半導体ウエハＷが気中の粒子を引き込み、パーティクル汚染されてしまうのを防止できる。したがって、洗浄後の基板の清浄度を向上させることが可能となる。

ここで、実験例について説明する。５５ｎｍのライン／スペースパターンを形成した半導体ウエハＷをパターン検査装置で測定し、欠陥数をカウントした。この半導体ウエハを基板洗浄装置１０で、下記の条件で洗浄した。すなわち、純水０．２ＭＰａ（１００ｍＬ／ｍｉｎ）、高圧空気０．２ＭＰａ（６０Ｌ／ｍｉｎ）、半導体ウエハ回転数５００ｒｐｍである。

なお、二流体ノズル３０の材質として、（１）ＰＴＦＥ、（２）カーボンフィラー入りＰＴＦＥ、（３）ＰＥＥＫ、（４）カーボンフィラー入りＰＥＥＫ、（５）チタン、（６）ＳｉＣ（導電性）の６種類を用いた。ＰＴＦＥ及びＰＥＥＫは、非導電性樹脂であり、カーボンフィラーを混入することで導電性となっている。

上記の処理後の半導体ウエハＷをパターン検査装置で測定し、欠陥数をカウントした。この結果、欠陥の除去率は（１）５１％、（２）６５％、（３）５５％、（４）６９％、（５）８０％、（６）７４％であった。この結果により、二流体ノズル３０の材質として導電性材料を用いた場合に、帯電による再付着を防止でき、欠陥の除去率が向上することが明らかとなった。

図３は本実施の形態に係る二流体ノズル３０の変形例を示す図である。二流体ノズル３０のノズル本体３１が非導電性材料で形成されている場合には、ノズルオリフィス３４の周囲にチタン等の金属で形成されたアタッチメント（接地部位）３５を取り付け、このアタッチメント３５を接地することで、洗浄水を除電するようにしてもよい。

なお、上述したように二流体ノズル３０を除電することで、帯電の発生を防止する他、図１中２４に示すイオナイザを用いることで、帯電した半導体ウエハＷや洗浄部２０を積極的に除電するようにしてもよく、さらに上述した複数の方法を組合せて清浄度を上げるようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施の形態に係る電子デバイス洗浄装置の構成を示す説明図。同電子デバイス洗浄装置に組み込まれた二流体ノズルを示す縦断面図。同二流体ノズルの変形例を示す縦断面図。

符号の説明

１０…電子デバイス洗浄装置、２０…洗浄部、３０…二流体ノズル、４０…高圧窒素供給部、５０…洗浄水供給部。

Claims

洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、
供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける二流体ノズルとを備え、
上記二流体ノズルは、非導電性樹脂にカーボンフィラーが混入された導電性の材料で構成されていることを特徴とする電子デバイス洗浄装置。
上記非導電性樹脂は、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂及びこれらの混合物のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス洗浄装置。
洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、
供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける二流体ノズルとを備え、
上記二流体ノズルは、チタン、タンタル、ジルコニウム及びこれらの合金のいずれかの材料で構成されていることを特徴とする電子デバイス洗浄装置。
洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、
供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける二流体ノズルとを備え、
上記二流体ノズルは、シリコン、シリコンカーバイド及びこれらの混合物のいずれかに不純物をドープしたもので構成されていることを特徴とする電子デバイス洗浄装置。
上記二流体ノズルは接地されていることを特徴とする請求項１，３，４いずれか記載の電子デバイス洗浄装置。
洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、
供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける非導電性の二流体ノズルとを備え、
この二流体ノズルには、上記二流体ノズルを通流する上記洗浄水又は上記気体を接地するための接地部位が設けられていることを特徴とする電子デバイス洗浄装置。
洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
高圧の気体を供給する高圧気体供給手段と、
供給された上記洗浄水を上記気体と混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付ける二流体ノズルと、
上記電子デバイスを除電するイオナイザとを備えていることを特徴とする電子デバイス洗浄装置。
洗浄水を供給し、
高圧の気体を供給し、
供給された上記洗浄水を上記気体と二流体ノズルで混合させることで霧状にし、電子デバイスに吹き付け、
上記電子デバイスをイオナイザで除電することを備えていることを特徴とする電子デバイス洗浄方法。