JP2023154948A - Liquid supply device for semiconductor manufacturing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェハ等の被処理物に対し吐出部から液体を供給する装置に係り、特に共通の吐出部に対し2以上の液体を各々の供給源から切り替えて供給する半導体製造用液体供給装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for supplying a liquid from a discharge part to a workpiece such as a wafer, and in particular, a liquid supply apparatus for semiconductor manufacturing that supplies two or more liquids to a common discharge part by switching from each supply source. Regarding.
半導体用シリコンウェハなどの洗浄工程で、溶質を超純水にごく低濃度ないし数十%未満で溶解した液体(以下、半導体製造用液体ということがある。)が使われている。半導体製造用液体を調製するために、超純水に、例えば酸、アルカリ、酸化剤、還元剤などを添加したり、薬液に対し超純水を添加して希釈したり、H2、NH3、O3などのガスを超純水に溶解させる。半導体を製造する場合には、上記の各種の半導体製造用液体や超純水が使用される。各半導体製造用液体や超純水をウェハ等の被処理物に対し別々の(各液に専用の)ノズルから吐出させる場合には、各液が混ざり合うことはない。しかしながら、種々の理由(例えばチャンバー内の不活性ガス雰囲気保持のため)により、ノズル本数が制限を受け、1本のノズルに複数種類の半導体製造用液体を切り替えて供給し、ウェハ等の被処理物に吐出させることがあり、このような場合には、液の切り替え初期に、残留していた前回の液の混入が生じる。 In the process of cleaning silicon wafers for semiconductors, etc., a liquid in which a solute is dissolved in ultrapure water at a very low concentration or less than a few tens of percent (hereinafter sometimes referred to as semiconductor manufacturing liquid) is used. In order to prepare liquids for semiconductor manufacturing, for example, acids, alkalis, oxidizing agents, reducing agents, etc. are added to ultrapure water, ultrapure water is added to dilute chemical solutions, and H 2 , NH 3 , O 3 and other gases are dissolved in ultrapure water. When manufacturing semiconductors, the various semiconductor manufacturing liquids and ultrapure water described above are used. When each liquid for semiconductor manufacturing or ultrapure water is discharged onto an object to be processed such as a wafer from separate nozzles (dedicated for each liquid), the liquids do not mix. However, for various reasons (for example, to maintain an inert gas atmosphere in the chamber), the number of nozzles is limited, and multiple types of semiconductor manufacturing liquids must be switched and supplied to a single nozzle, which can be used to process objects such as wafers. In such a case, the remaining liquid from the previous time may be mixed in at the initial stage of switching the liquid.
特許文献1には、ノズル内に残留する薬液をアスピレータによって吸引し、液垂れを防止することが記載されている。しかし、複数の薬液を同一のノズルから吐出させる場合の混ざり合いを防止するための構成については記載がない。 Patent Document 1 describes that a chemical liquid remaining in a nozzle is sucked by an aspirator to prevent liquid dripping. However, there is no description of a configuration for preventing mixing when a plurality of chemical solutions are ejected from the same nozzle.
本発明は、共通の吐出部に複数種類の半導体製造用液体を切り替えて供給する半導体製造用液体供給装置において、切り替え時における半導体製造用液体同士の混ざり合いを防止することができる半導体製造用液体供給装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a semiconductor manufacturing liquid that can prevent the semiconductor manufacturing liquids from mixing with each other at the time of switching, in a semiconductor manufacturing liquid supply device that switches and supplies multiple types of semiconductor manufacturing liquids to a common discharge part. The purpose is to provide a feeding device.
本発明の半導体製造用液体供給装置は、半導体製造用液体を吐出する吐出部と、該吐出部に接続された複数の半導体製造用液体供給ラインと、該吐出部に供給される半導体製造用液体を切り替えるための切り替え部とを有する半導体製造用液体供給装置において、前記吐出部に不活性ガス又は超純水を供給して残液をパージするパージ部を設けたことを特徴とする。 A semiconductor manufacturing liquid supply apparatus of the present invention includes a discharge part that discharges a semiconductor manufacturing liquid, a plurality of semiconductor manufacturing liquid supply lines connected to the discharge part, and a semiconductor manufacturing liquid supplied to the discharge part. The liquid supply apparatus for semiconductor manufacturing has a switching section for switching between the two, characterized in that a purge section is provided for supplying an inert gas or ultrapure water to the discharge section to purge residual liquid.
本発明の一態様の半導体製造用液体供給装置は、前記切り替え部によって前記吐出部への半導体製造用液体の供給を切り替えるときに前記パージ部を作動させる制御部を備える。 A semiconductor manufacturing liquid supply device according to one aspect of the present invention includes a control unit that operates the purge unit when the switching unit switches supply of the semiconductor manufacturing liquid to the discharge unit.
本発明の半導体製造用液体供給装置によると、共通の吐出部に複数種類の半導体製造用液体を切り替えて供給する半導体製造用液体供給装置において、半導体製造用液体を切り替えるときに吐出部の残液をパージすることにより、異なる半導体製造用液体同士の混ざり合いが防止される。 According to the liquid supply device for semiconductor manufacturing of the present invention, in the liquid supply device for semiconductor manufacturing that switches and supplies multiple types of semiconductor manufacturing liquids to a common discharge portion, when switching the semiconductor manufacturing liquid, liquid remains in the discharge portion. Purging prevents different semiconductor manufacturing liquids from mixing with each other.
以下、図1,2を参照して実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1の半導体製造用液体供給装置では、液体A、Bの混合液と、液体Cとが切り替えて吐出部としてのノズル15に供給され、ウェハ台21上のウェハ22に向けて吐出される。ウェハ台21は、不活性ガスガス雰囲気とされたチャンバ23内に設置されている。
In the liquid supply apparatus for semiconductor manufacturing shown in FIG. 1, a liquid mixture of liquids A and B and liquid C are switched and supplied to a
液体Aは、積算流量計2を有した配管1を介して濃度調整室3に供給される。液体Bは、積算流量計5を有した配管4と、配管1途中の合流点1aよりも下流側の配管1を介して濃度調整室3に供給される。該合流点1aよりも下流側の合流点1bに不活性ガス供給用配管6がバルブ7を介して接続されている。濃度調整室3内の液体は、配管6からの窒素などの不活性ガスによって送り出されるのが好ましい。
Liquid A is supplied to a
濃度調整室5にはモニタリング用配管8が接続されており、該モニタリング用配管8に導電率計9とORP計10が設けられている。
A
濃度調整室3内の液体は、配管12、バルブ13、配管14を介してノズル15に供給される。配管14の途中の合流点14aには、液体C供給用配管16がバルブ17を介して接続されている。
The liquid in the
バルブ13,17の開閉を切り替えることにより、ノズル15への濃度調整室3からの混合液体と配管16からの液体Cとの供給が切り替えられる。
By switching the opening and closing of the
濃度調整室5は、タンクであってもよく、太い配管であってもよい。少なくとも一部の配管に不純物除去のためのフィルターのようなユニットが設置されてもよい。また、上記の各バルブの種類はサックバック式を用いることが望ましいが、これに限定されない。
The
図1,2の通り、積算流量計2,5をそれぞれ液体A、B用の配管1,4に設置することにより、濃度調整室3に種類の異なる薬液を所定の液量比率で供給することができる。濃度調整室3に供給される液体は、2種類でなく、3種類以上であってもよい。積算流量計2,5の代替として、液体を貯留しているタンクの重量を測定する重量センサーを設置し、重量変化を読み取って各種薬液の移送量を検出してもよい。貯留タンク内は大気圧以上、望ましくは0.1MPa以上で不活性ガスにより加圧するのが好ましい。
As shown in Figures 1 and 2, by installing integrating
濃度調整室3の前段に、スタティックミキサのようなライン混合装置が設置されていることが望ましいが、各液体の粘性、密度がほぼ等しい場合には、レイノルズ数が4000以上になるよう配管系と移送混合時の流量を調整することで、特にスタティックミキサを設置することなく、エルボやオリフィスで混合を十分行える。
It is desirable to install a line mixing device such as a static mixer before the
一般的な洗浄レシピにおいて、一つの液体が送り出される時間は0.5分ないし1分程度であることが多く、流速は2L/minないし4L/min程度であることから、濃度調整室の容積は5Lもあれば十分である。配管系は内径8mm以下が望ましいが、乱流を起こすだけの流速を得ることができればこれに限定されない。 In a typical cleaning recipe, the time for one liquid to be delivered is often about 0.5 to 1 minute, and the flow rate is about 2 L/min to 4 L/min, so the volume of the concentration adjustment chamber is 5L is enough. The piping system preferably has an inner diameter of 8 mm or less, but is not limited to this as long as it can obtain a flow velocity sufficient to cause turbulence.
導電率計9やORP計10を用いることで、所定濃度に混合されているかを厳密に(例えば誤差±5%以下に)管理することが可能となるが、積算流量計2,5のみで管理してもよい。
By using the
各種液体を予め濃度調整室3で混合しておくことで、瞬時に最適濃度に調整された液体を供給することができる。濃度調整室3を用いることで、様々な種類の薬液を所望濃度に調整することができる。また、不活性ガスを用いて、調整された液体を送液することで、常に最適な状態で適量を送液することができる。
By mixing various liquids in advance in the
バルブ13,17の開閉の切り替えにより、ノズル15に供給される液体が切り替えられる。この切り替え時に、バルブ7を開とし、不活性ガスを供給することにより、濃度調整室3や配管12,14、バルブ13及びノズル15内の残留液をパージする。
By switching the opening and closing of the
これにより、濃度調整室3からノズル15への混合液供給と、配管16からのノズル15への液体Cの供給とを切り替える場合、残留液が次回のノズル供給液に混ざり合うことが防止される。
This prevents the residual liquid from mixing with the next nozzle supply liquid when switching between supplying the mixed liquid from the
図2の半導体製造用液体供給装置は、図1の半導体製造用液体供給装置において、合流点14aよりも上流側の合流点14bに、超純水供給用配管18をバルブ19を介して接続したものである。図2の半導体製造用液体供給装置のその他の構成は図1の半導体製造用液体供給装置と同一であり、同一符号は同一部分を示している。 The liquid supply device for semiconductor manufacturing shown in FIG. 2 is the same as the liquid supply device for semiconductor manufacturing shown in FIG. It is something. The rest of the structure of the liquid supply apparatus for semiconductor manufacturing shown in FIG. 2 is the same as that of the liquid supply apparatus for semiconductor manufacturing shown in FIG. 1, and the same reference numerals indicate the same parts.
この図2のシステムにおいて、濃度調整室3からのノズル15への混合液供給と、配管16からのノズル15への液体Cの供給とを切り替える場合、バルブ19を開とし、配管14及びノズル15内の残留液を超純水でパージする。なお、濃度調整室3からのノズル15への混合液供給を配管16からノズル15への液体Cの供給に切り替える場合には、図1のシステムと同様に、バルブ7を開とし、不活性ガスによって濃度調整室3、配管12,14、バルブ13及びノズル15内の残留液をパージするようにしてもよい。
In the system shown in FIG. 2, when switching between supplying the mixed liquid from the
上記の通り、残留液のパージ(押し出し)は、不活性ガスもしくは超純水を用いて行うことが好ましいが、ウェハ品質に悪影響を及ぼさないことが予め証明されている場合は、これ以外の流体を用いて行われても問題ない。例えばある程度の希釈が認められる場合は、超純水もしくはCO2水のように半導体ウェハのリンスに用いられる液体を濃度調整室3に送液することで、置換する方法であってもよい。
As mentioned above, it is preferable to purge (purge) residual liquid using an inert gas or ultrapure water, but if it has been proven in advance that it will not adversely affect wafer quality, other fluids may be used. There is no problem even if it is done using . For example, if a certain degree of dilution is observed, a method for replacing the liquid may be to send a liquid used for rinsing semiconductor wafers, such as ultrapure water or CO 2 water, to the
流路切り替え用バルブ13より後段の配管14はできるだけ短いことが好ましいが、長くても濃度制御性および液体の混合回避には影響しない。
Although it is preferable that the
不活性ガスもしくは超純水でノズル内部に溜まった液体をパージすることで、液体同士の混合およびそれに伴う予期しないウェハ表面汚染および表面荒れを防ぐことができる。 By purging the liquid accumulated inside the nozzle with an inert gas or ultrapure water, it is possible to prevent mixing of the liquids and the resulting unexpected wafer surface contamination and surface roughening.
[実施例1]
液体Aとしてアルカリ水溶液を用い、液体BとしてH2O2水溶液を用い、液体CとしてHF水溶液を用いた。
[Example 1]
As liquid A, an alkaline aqueous solution was used, as liquid B, an H 2 O 2 aqueous solution was used, and as liquid C, an HF aqueous solution was used.
図1の半導体製造用液体供給装置を用いて、配線材料の洗浄をステップ1(液体CによるHF前処理)、ステップ2(アルカリ+H2O2リンス)及びステップ3(スピンドライ)を下記条件により行った。残留液は不活性ガスによりパージした。 Using the liquid supply device for semiconductor manufacturing shown in Figure 1, wiring materials were cleaned in step 1 (HF pretreatment with liquid C), step 2 (alkali + H 2 O 2 rinsing), and step 3 (spin drying) under the following conditions. went. The residual liquid was purged with inert gas.
流量:2L/min.
各工程の処理時間:30sec
ウェハ回転速度:1,000rpm
Flow rate: 2L/min.
Processing time for each step: 30 seconds
Wafer rotation speed: 1,000 rpm
[実施例2]
図2に示す半導体製造用液体供給装置を用い、実施例1と同様の洗浄を行った。残留液は超純水によりパージした。
[Example 2]
Cleaning was performed in the same manner as in Example 1 using the semiconductor manufacturing liquid supply apparatus shown in FIG. The residual liquid was purged with ultrapure water.
[比較例1]
図3に示す半導体製造用液体供給装置によってノズル15に前記ステップ1,2,3の順に液体を供給し、チャンバ23内のウェハ台21上のウェハ22に向けて吐出させるようにした。
[Comparative example 1]
The liquid supply device for semiconductor manufacturing shown in FIG. 3 supplies the liquid to the
図3の半導体製造用液体供給装置は、液体Aを積算流量計32を有した配管31によってタンク33に供給し、液体Bを積算流量計35を有した配管34によってタンク33に供給して該タンク33内で液体A,Bを混合するようにしている。タンク33には水位センサ36が設けられている。
The liquid supply apparatus for semiconductor manufacturing shown in FIG. 3 supplies liquid A to a
タンク33内の液は、ポンプ37、配管38を介してノズル15に供給される。配管38には、ORP計40、導電率計41及び瞬時流量計42が上流側から下流側に向ってこの順に設けられている。導電率計41と瞬時流量計42との間の合流点38aに液体C供給用の配管43がバルブ44を介して接続されている。
The liquid in the
この比較例1では、ノズル15及び合流点38aよりも下流側の配管38内の残液はパージされない。
In Comparative Example 1, the remaining liquid in the
<結果・考察>
表1に実施例1,2および比較例1の結果を示す。
<Results/Discussion>
Table 1 shows the results of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
表1の通り、実施例1,2の方式においても、導電率誤差は比較例1と差異がない。これにより、濃度調整室3において予め2液を混合しておいても、なんら支障ないことが明らかとなった。
As shown in Table 1, there is no difference in conductivity error between the methods of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. This revealed that there is no problem even if the two liquids are mixed in advance in the
比較例1のようにノズル内の残液をパージしない場合、フッ酸と酸化剤の混合が生じて配線材料のロス量が増大していることが分かる。このことより、ノズル内の残液を排出することの効果が認められた。 It can be seen that when the residual liquid in the nozzle is not purged as in Comparative Example 1, the amount of loss of wiring material increases due to mixing of hydrofluoric acid and oxidizing agent. From this, the effect of discharging the remaining liquid in the nozzle was recognized.
Claims (2)
該吐出部に接続された複数の半導体製造用液体供給ラインと、
該吐出部に供給される半導体製造用液体を切り替えるための切り替え部と
を有する半導体製造用液体供給装置において、
前記吐出部に不活性ガス又は超純水を供給して残液をパージするパージ部を設けたことを特徴とする半導体製造用液体供給装置。 a discharge unit that discharges a liquid for semiconductor manufacturing;
a plurality of semiconductor manufacturing liquid supply lines connected to the discharge section;
A semiconductor manufacturing liquid supply device having a switching unit for switching the semiconductor manufacturing liquid supplied to the discharge unit,
A liquid supply device for semiconductor manufacturing, characterized in that a purge section is provided for supplying inert gas or ultrapure water to the discharge section to purge residual liquid.
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