JP4065175B2 - メガソニック洗浄装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子の製造に用いられるメガソニック洗浄装置に係り、特にパターンリフティング(lifting)を防止すると共に十分な洗浄効果が得られるメガソニック洗浄装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子の集積度が高まっていくにつれてパターンの大きさ及びパターン間の間隔が非常に小さくなっている。それに応じて、ウェーハ洗浄工程の重要性も増加しつつある。その理由は、ウェーハの表面に汚染粒子が存在する場合、後続工程時のパターン不良が誘発され、汚染粒子が導電膜からなる微細パターンの間に存在する場合に半導体素子の誤動作を誘発しかねないためである。
【0003】
ところで、微細パターンの大きさが1μm以下に減少することで、許容汚染粒子も小さくなる。そして、このような小さな汚染粒子はウェーハと作用する強い粘着力(adhesion force)を有するために既存の洗浄方法では除去することが容易でない。したがって、洗浄効率を高めるための研究が多角的に進行中であり、その核心は除去対象物、すなわち汚染粒子の粘着力を克服できる力を、洗浄対象物、換言すればウェーハに効果的に提供することにある。
【0004】
このような洗浄方法を行うものとしてメガソニック洗浄装置が使用されている。メガソニック洗浄装置はウェーハの表面に向かう高周波数の極めて撹拌された流体の流れ(agitated stream of fluid、例えば、脱イオン水)を利用する。極度に撹拌された流体の流れは、ウェーハの表面及び/またはリセス領域でさえも汚染粒子を安全かつ効果的に除去する。
【0005】
一般的にメガソニック洗浄装置は、メガソニックエネルギーを発生させる圧電変換器と、この圧電変換器から発生されたエネルギーを流体媒質に伝達するエネルギー伝達手段とを含む。このエネルギー伝達手段を介して伝えられたエネルギーにより媒質が高周波数に撹拌され、この撹拌された媒質の流れにより汚染粒子がウェーハの表面から振動して物理的に分離される。
【0006】
図1はエネルギー伝達手段として石英ロッド(quartz rod)20を採用したメガソニック洗浄装置を示す。石英ロッド20は圧電変換器10から発生されたエネルギーを流体媒質、すなわち洗浄液15に伝達する。この石英ロッド20は円筒型の洗浄部20a、及び直径が増加するフレア後部20bを有する。石英ロッド20を通じて洗浄液15に伝えられたエネルギーは洗浄液15を高周波数に撹拌させ、このように撹拌された洗浄液15はウェーハ30を振動させてウェーハ30表面の汚染粒子を除去する。ウェーハ30はその下部のスピンプレート40の回転に従って回転しながら全面が洗浄される。
【0007】
ところが、石英ロッド20が洗浄液15を介してウェーハ30に与えるエネルギーの大きさは石英ロッド20の長手方向、すなわちウェーハエッジEからウェーハ中心Cまで一定でない。図2に示すように、ウェーハ30に与えられるエネルギーはウェーハエッジE部分で最も大きく、ウェーハ中心Cに向かうほど減少する。すなわち、従来のメガソニック洗浄装置においては、ウェーハエッジE部位にエネルギーが集中する。これは、石英ロッド20がウェーハ30上で最初に洗浄液15と接触するウェーハエッジE部位で最も多いエネルギーが発散されるという現象に起因する。
【0008】
したがって、エネルギーが相対的に小さく与えられるウェーハ中心C部分で十分な洗浄効果を得るためには圧電変換器10から発生されるエネルギーの大きさを増加させねばならない。しかし、十分な洗浄効果を得るために必要な高いパワーではウェーハエッジEに過度のエネルギーが与えられるため、この部分に位置するパターンPにリフティング現象を誘発するという致命的な問題点がある。したがって、パターンリフティング現象も防ぎながら十分な洗浄効果を得るための最適エネルギー条件は、非常に導き出しにくい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、従来のメガソニック洗浄装置におけるウェーハエッジ部位のエネルギー集中現象を改善することによって、パターンリフティングを防ぎながら十分な洗浄効果を得ることができるメガソニック洗浄装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記技術課題を解決するために、本発明はメガソニックエネルギーを発生させる圧電変換器、及びウェーハに対して半径方向に取り付けられ、前記圧電変換器から発生したエネルギーを前記ウェーハ上の洗浄液に伝達して撹拌させるエネルギー伝達手段を含む。前記エネルギー伝達手段は前記撹拌された洗浄液の流れが前記ウェーハの半径方向に均一のエネルギーを前記ウェーハに与えて汚染粒子を除去するようにデザインされ、前記ウェーハの中心軸上に向かって延びる前部を含み、該前部の上部に前記ウェーハエッジにおけるエネルギー集中現象を防ぐために形成された溝を具備することが特徴である。
【0011】
前記エネルギー伝達手段が前記ウェーハの半径方向に均一のエネルギーを前記ウェーハに与えるようにデザインするためには、前記エネルギー伝達手段の前記ウェーハ上の位置によって前記洗浄液との濡れ量が変わるようにデザインすることが好ましい。
【0012】
例えば、前記エネルギー伝達手段は先端、細長い前部、及び前記前部の断面より大径を有するようにフレアされた後部を有する。そして、前記エネルギー伝達手段の先端は前記ウェーハの中心上に位置するようになる。特に、前記細長い前部はその上部に前記ウェーハエッジにおけるエネルギー集中現象を防ぐために形成された溝を具備することが好ましい。
【0013】
前記溝は前記ウェーハエッジに該当する位置から前記先端まで形成される。そして、前記溝はテーパー状の半円錐形溝であって、前記ウェーハエッジに該当する位置で最大の半径を有することが好ましい。このような溝は前記洗浄液で充填されて前記エネルギー伝達手段の振動時、前記溝に充填された洗浄液にエネルギーが一部発散される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて本発明を詳しく説明する。しかし、本発明の実施例は多様な形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施例によって限定されると解釈されてはならない。本発明は添付された請求範囲により定義される本発明の思想及び範ちゅう内に含まれる代案、変形、及び等価を含む。図面における要素の形状などはより明確な説明を強調するために誇張されたものであり、図面において同じ符号に表示された要素は同じ要素を意味する。
【0015】
図3は本発明の実施例によるメガソニック洗浄装置の上面図であり、図4はその側面図である。
【0016】
図3及び図4を参照すれば、本発明の実施例によるメガソニック洗浄装置はメガソニックエネルギーを発生させる圧電変換器110及びウェーハ130に対し半径方向に取り付けられ、圧電変換器110から発されたエネルギーをウェーハ130上の洗浄液115に伝達して撹拌させるエネルギー伝達手段120を含む。エネルギー伝達手段120により撹拌された洗浄液115の流れは、ウェーハ130にエネルギーを与える。このエネルギーによってウェーハ130上の汚染粒子が振動して除去される。
【0017】
エネルギー伝達手段120は圧電変換器110から発生されたエネルギーを効率よく伝達する不活性非汚染物質から形成されることが好ましく、例えば、サファイア、SiC、BN、または炭素ガラス、または石英から形成される。
【0018】
そして、エネルギー伝達手段120は撹拌された洗浄液115の流れがウェーハ130に均一のエネルギーを与えて、汚染粒子を除去するようにデザインされる。このために、エネルギー伝達手段120のウェーハ130上での位置によって洗浄液115(後述する洗浄液115’を含む)との濡れ量、すなわち洗浄液115と接触する量が変わるようにデザインでき、該洗浄液115に発散するエネルギ量を調節する。
【0019】
図面に示したように、エネルギー伝達手段120はロッド型であって、その一端の直径がその他端の直径より小さい。エネルギー伝達手段120は先端120c、該先端120cから延びる細長い前部120a、及び前部120aの断面より大径を有するようにフレアされて前部120aから延びる後部120bを有する。先端120cはウェーハ中心C上に位置する。特に、前部120aはその上部にウェーハエッジEにおけるエネルギー集中現象を防ぐために形成された溝120dを具備する。このような溝120dは洗浄液115’で充填される。したがって、エネルギー伝達手段120が振動する時に溝120dに充填された洗浄液115’へエネルギーが一部発散される。
【0020】
洗浄液115及びウェーハ130は容器150に収容される。そして、エネルギー伝達手段120の細長い前部120aが容器内に取り付けられる。ウェーハ130を支持するスピンプレート140はウェーハ130を回転させる。洗浄液115はウェーハ130上に取り付けられた洗浄液噴霧ノズル160からエネルギー伝達手段120とウェーハ130との間に導入される。洗浄液115は特別に製造された多様な化合物を含む洗浄液であるか、または代案的に一般の脱イオン水でありうる。
【0021】
図5を参照して前部120aに具備された溝120dをより詳しく説明すれば、次の通りである。溝120dはウェーハエッジEに該当する位置から先端120cまで形成される。そして、溝120dはテーパー状の半円錐形である。
【0022】
溝120dはウェーハエッジEに該当する位置で最大半径を有するように形成される。したがって、溝120dに充填された洗浄液115’へ発散されるエネルギーはウェーハエッジEに該当する位置で最大である。すなわち、ウェーハエッジE部分では多量のエネルギーがエネルギー伝達手段上部の媒質に発散され、ウェーハ中心に近づくほど少量のエネルギーをエネルギー伝達手段上部の媒質に発散するようになる。結局、ウェーハに伝えられるエネルギー量がウェーハ半径方向によって調節される。
【0023】
本発明と違って、従来の技術においてはエネルギー伝達手段のウェーハ上の全ての位置で洗浄液との濡れ量が同一である。したがって、既に言及したように、従来のエネルギー伝達手段に印加されるエネルギーは洗浄液と最初に接触するウェーハエッジ部分で最大限発散され、そのためにウェーハに印加されるエネルギーはウェーハエッジから遠ざかるほど減少するようになる。
【0024】
本実施例において溝120dは、溝形成工程の便宜性も十分考慮して半円錐状を有するようにデザインされている。しかし、本発明の思想を具現する溝は、従来のエネルギーの不均一さを完全に補償できる形状であれば、いかなる多様な形状を有するようにもデザインできる。そして、半円錐状の溝であっても半径及び深さは必要によっていくらでも異ならせることができる。
【0025】
溝120dを適切にデザインすると、図6に示すようなエネルギー分布を得られる。図6は、図3の装置においてウェーハに伝達されるエネルギーの大きさをウェーハ上の位置によって示した図面である。エネルギー伝達手段120が洗浄液115を媒介としてウェーハ130に与えるエネルギーの大きさはエネルギー伝達手段120の長手方向、すなわちウェーハエッジEからウェーハ中心Cに至るまで一定にできる。
【0026】
前部120aにウェーハエッジEでのエネルギー集中現象を防ぐために備えた溝120dはウェーハエッジEに該当する位置から先端120cまで形成されることが一般的である。しかし、これに限定されない。図7は、図3の装置においてエネルギー伝達手段に具備する溝の他の例を説明するための側断面図である。図7に示すように、溝120d’はウェーハエッジEに該当される位置で突然に終わることなく、ウェーハエッジEに該当する位置の外側へ順次に浅くなるように形成することもできる。
【0027】
【発明の効果】
したがって、従来のメガソニック洗浄装置におけるウェーハエッジ部位のエネルギー集中現象を改善できる。要望の洗浄効果を得るに十分な程度でエネルギーの大きさを増加させてもエネルギーがウェーハ上の特定部位に集中しないため、パターンリフティングを防ぎながらウェーハの表面から汚染粒子を効率的に除去できる。
【0028】
本発明の特定実施例に関する以上の説明は例示及び説明を目的で提供された。本発明は実施例に限定されず、本発明の技術的思想内で当業者ならばこれより多様な修正及び変形が可能なことは明白である。以上の実施例においてはウェーハに与えられるエネルギーを均一にするために、溝を具備するようにデザインされたエネルギー伝達手段の例を挙げた。しかし、エネルギー伝達手段は本発明の技術的課題を解決する範囲内でいかなる多様な形態でも具現できる。したがって、本発明の範ちゅうは添付された請求範囲及びその等価物によって決まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のメガソニック洗浄装置を示した図面である。
【図2】 図1の装置においてウェーハに伝達されるエネルギーの大きさをウェーハ上の位置によって示した図面である。
【図3】 本発明の実施例によるメガソニック洗浄装置の上面図である。
【図4】 図3の装置の側断面図である。
【図5】 図3の装置においてエネルギー伝達手段に具備される溝を説明するための斜視図である。
【図6】 図3の装置においてウェーハに伝達されるエネルギーの大きさをウェーハ上の位置によって示した図面である。
【図7】 図3の装置においてエネルギー伝達手段に具備する溝の他の例を説明するための側断面図である。
【符号の説明】
110…圧電変換器、
120…エネルギー伝達手段
120a…細長い前部、
120b…後部、
120c…先端、
120d…溝、
130…ウェーハ、
115’…溝に充填された洗浄液、
150…容器、
160…洗浄液噴霧ノズル。
Claims (15)
- メガソニックエネルギーを発生させる圧電変換器と、
ウェーハに対して半径方向に取り付けられ、前記圧電変換器から発生したエネルギーを前記ウェーハ上の洗浄液に伝達して撹拌させるエネルギー伝達手段とを含み、
前記エネルギー伝達手段は、
前記撹拌された洗浄液の流れが前記ウェーハの半径方向に均一のエネルギーを前記ウェーハに与えて汚染粒子を除去するようにデザインされ、
前記ウェーハの中心軸上に向かって延びる前部を含み、該前部の上部に前記ウェーハエッジにおけるエネルギー集中現象を防ぐために形成された溝を具備することを特徴とするメガソニック洗浄装置。 - 前記エネルギー伝達手段は前記ウェーハ上の位置によって前記洗浄液との濡れ量が変わるようにデザインされていることを特徴とする請求項1に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記エネルギー伝達手段は前記圧電変換器から発生したエネルギーを効率よく伝達する不活性非汚染物質から形成されていることを特徴とする請求項1に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記非汚染物質はサファイア、SiC、BN、または炭素ガラスであることを特徴とする請求項3に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記エネルギー伝達手段は石英からなることを特徴とする請求項1に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記エネルギー伝達手段はロッド型であって、前記エネルギー伝達手段の一端の直径が前記エネルギー伝達手段の他端の直径より小さいことを特徴とする請求項1に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記エネルギー伝達手段は先端、細長い前記前部、及び前記前部の断面より大径を有するようにフレアされた後部を有することを特徴とする請求項6に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記エネルギー伝達手段の先端は前記ウェーハの中心上に位置することを特徴とする請求項7に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記溝は前記ウェーハエッジに該当する位置から前記先端まで形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記溝はテーパー状の半円錐形溝であって、前記ウェーハエッジに該当する位置で最大の半径を有することを特徴とする請求項9に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記溝が前記ウェーハエッジに該当する位置で終わらず、前記ウェーハエッジに該当する位置の外側に行くほど浅くなるように処理されていることを特徴とする請求項10に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記溝は前記洗浄液で充填されて前記エネルギー伝達手段の振動時、前記溝に充填された洗浄液にエネルギーが一部発散されるようにすることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記洗浄液及びウェーハを収容する容器をさらに含み、前記エネルギー伝達手段の前部が前記容器内に取り付けられることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記容器内で前記ウェーハを支持して回転自在にするスピンプレートをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載のメガソニック洗浄装置。
- 前記エネルギー伝達手段と前記ウェーハとの間に洗浄液を導入するために前記ウェーハ上に取り付けられた洗浄液噴霧ノズルをさらに含むことを特徴とする請求項15に記載のメガソニック洗浄装置。
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