TW201523713A - 洗淨方法及洗淨裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一種關於施加處理液以洗淨被洗淨物之洗淨方法，其係具有：將含有微奈米氣泡或奈米氣泡等較小尺寸之氣泡的第1處理液，施於前述被洗淨物之第1步驟；與在該第1步驟之後，將含有較被包含在前述第1處理液之氣泡大之尺寸的微米氣泡等氣泡的第2處理液，施於前述第1處理液附著的狀態之前述被洗淨物之第2步驟；在第1處理液洗淨之後，由於以含有較包含在該第1處理液之氣泡大之尺寸的氣泡之第2處理液執行洗淨，所以可藉由利用較小氣泡之理想性質的第1處理液洗淨之後，再利用較大氣泡之理想性質的第2處理液執行洗淨。

Description

洗淨方法及洗淨裝置 發明領域

本發明係關於在半導體基板等之被洗淨物施加處理液以洗淨該被洗淨物之洗淨方法，及其洗淨裝置。

發明背景

以前，被提案有在半導體晶圓等之板狀基板的表面施加含有微小氣泡之處理液，以洗淨該基板之基板處理裝置(參照日本專利文獻1及日本專利文獻2)。在日本專利文獻1所揭示之基板處理裝置，係將含有微小氣泡之微小氣泡水(處理液)噴向基板表面而洗淨該基板表面。像如此之基板處理裝置，利用被含在微小氣泡水之微小氣泡(微細氣泡)的物理衝擊、發散能量、電氣吸附性等的性質，可更良好地洗淨基板表面。

又，在日本專利文獻2所揭示之基板處理裝置，更變為可依照欲從基板去除之粒子的大小，而可以調整含在微小氣泡水之微小氣泡(微細氣泡)的大小。若使用如此之基板處理裝置，則在大尺寸之粒子多的製程，會將微小氣泡的尺寸設定稍大，一方面，在尺寸小之粒子多的製程，則可將微小氣泡的尺寸設定稍小。

先行技術文獻 專利文獻

【專利文獻1】日本專利特開2008-93577號公報

【專利文獻2】日本專利特開2008-80230號公報

發明概要

可是，像記載於專利文獻1或專利文獻2之被包含在微小氣泡水(處理液)之微小氣泡(微細氣泡)的物理衝擊、發散能量、電氣吸附性等對洗淨有效之複數的性質，並非只要是微小氣泡即可得到同等程度的發揮。例如，某種尺寸之微細氣泡，其可能於物理衝擊上係特別良好者，在其他性質，例如關於電氣吸附性可能並非特別良好，相反地，其他尺寸的微細氣泡，例如其可能於電氣吸附性上係特別良好者，在其他的性質，例如關於物理衝擊上可能並非特別良好。

然而，在專利文獻1或專利文獻2所揭示之基板處理裝置，雖可調整含在微小氣泡水(處理液)之微小氣泡的尺寸之功能，但在作為去除某種尺寸之微粒為目的之洗淨方面，因為微小氣泡的尺寸會被決定，其所決定之尺寸的微小氣泡雖在某種性質上特別良好，但關於該尺寸的微小氣泡之其他性質則不一定特別良好。

如此，在以前之基板處理裝置(洗淨裝置)，並未必能有效地利用微細氣泡的洗淨之理想的諸多性質。

本發明係著眼於如此現象而開發，其係利用對於微細氣泡的洗淨有效的諸多性質，以提供一種可有效洗淨之洗淨方法及洗淨裝置。

有關本發明之洗淨方法，係施加處理液洗淨被洗淨物之洗淨方法，其具有：第1步驟，係施加包含氣泡之第1處理液於前述被洗淨物；與第2步驟，係在該第1步驟之後，將所包含的氣泡尺寸大於前述第1處理液所包含之氣泡的第2處理液，在前述第1處理液附著的狀態下施於前述被洗淨物之架構。

藉由如此架構，對於被洗淨物，在包含氣泡之第1處理液洗淨之後，因為包含較包含在該第1處理液之氣泡大之尺寸的氣泡之第2處理液會執行洗淨，故可在利用比較小氣泡之對於洗淨有效性質的第1處理液洗淨之後，再利用較大氣泡之特別良好性質之第2處理液執行洗淨。

例如，包含在第1處理液之氣泡若是像微奈米氣泡或奈米氣泡之極小尺寸的氣泡時，透過其極小尺寸的氣泡壓破(消滅)之際所產生的自由基，可從被洗淨物表面有效地去除有機殘留物(對極小氣泡之洗淨有效的性質)，同時由於極小氣泡會帶有負電，所以藉由附著在粒子表面之其極小氣泡之電位相斥，可使該粒子從被洗淨物分離(對極小氣泡之洗淨有效的性質)。而且，使包含在第2處理液之氣泡為微米氣泡等較前述微奈米氣泡或奈米氣泡大尺寸之氣泡時，如前述，透過附著在從被洗淨物表面分離之粒子之較 大氣泡，可使其粒子提早浮上至處理液表面(對較大氣泡之洗淨有效的性質)。

有關本發明之洗淨方法方面，前述被洗淨物係被搬運至運送路徑上，前述第2步驟，係可在較前述第1步驟搬運方向之下游側執行之架構。

藉由如此架構，在被洗淨物被搬運至運送路徑上的過程，對其被洗淨物，在包含氣泡之第1處理液洗淨之後，可執行包含較包含在該第1處理液之氣泡大之尺寸的氣泡之第2處理液進行洗淨。

又，關於本發明之洗淨方法方面，可使包含在前述第1處理液之氣泡之氣體與被包含在前述第2處理液之氣泡之氣體相異之架構。

若依據如此架構，從包含在第1處理液之氣泡之氣體與包含在第2處理液之氣泡之氣體，可期待有不同的洗淨效果。

尤其，包含在前述第1處理液之氣體可使用氧氣或臭氧之任一種。此種情況，包含在第1處理液之較小氣泡壓破之際所產生的氧氣或從臭氧之自由基可期待氧化作用。

再者，關於本發明之洗淨方法方面，可在前述第2步驟之後，在乾燥前述被洗淨物之前，將具有包含氣泡之第3處理液施於該被洗淨物之第3步驟的架構。

藉由如此架構，由於在第1處理液及第2處理液之洗淨結束之後，即將使被洗淨物乾燥之前，將具有包含氣 泡之第3處理液施於該被洗淨物，所以可將該被洗淨物以第3處理液均勻地覆蓋。將被洗淨物以第3處理液均勻地覆蓋，即可透過隨後的乾燥，使被洗淨物均勻地被乾燥。又，由於第3處理液中含有氣泡，所以第3處理液所包含之液分比較少，可更有效率地進行乾燥。

又，本發明之洗淨方法中，可以採取前述第3處理液所包含之氣泡的尺寸，較前述第2處理液所包含之氣泡的尺寸大的構成。

藉由如此架構，由於在第3處理液中之氣泡的尺寸更大，包含在覆蓋被洗淨物之第3處理液的液分變成更少，可更有效率地進行乾燥。

再者，關於本發明之洗淨方法方面，前述被洗淨物係在運送路徑上被搬運，而前述第3步驟，係可為在前述第2步驟搬運方向之下游側執行的架構。

藉由如此架構，在運送路徑上搬運被洗淨物的過程中，對該被洗淨物，在以包含氣泡之第1處理液洗淨後，以包含較該第1處理液所包含之氣泡尺寸大的氣泡之第2處理液進行洗淨，然後，施加包含氣泡之第3處理液，再進行被該第3處理液蓋覆之被洗淨物的乾燥。

有關本發明之洗淨裝置，係將處理液施於被洗淨物以進行洗淨之洗淨裝置，其構成具有：第1洗淨機構，係將包含氣泡之第1處理液施於前述被洗淨物，和，第2洗淨機構，係對附著有由前述第1洗淨機構施加之第1處理液的狀態之前述被洗淨物，將包含比前述第1處理液所包含之氣 泡的尺寸大的氣泡之第2處理液施於前述被洗淨物。

藉由如此架構，對於被洗淨物，在藉由第1洗淨機構以包含氣泡之第1處理液洗淨後，再藉由第2洗淨機構，以所包含的在前述第1處理液之氣泡之尺寸更大的氣泡之第2處理液執行洗淨，所以在利用較小氣泡之理想性質之基於第1處理液洗淨之後，可利用較大氣泡之理想性質之基於第2處理液執行洗淨。

有關本發明之洗淨裝置方面，前述被洗淨物係具有被搬運之運送路徑，前述第2洗淨機構，係可配置在較前述第1洗淨機構之搬運方向更下游側之架構。

藉由如此架構，在運送路徑搬運被洗淨物的過程中，對該被洗淨物，藉由第1洗淨機構及第2洗淨機構依序進行利用第1處理液之洗淨及利用第2處理液的洗淨。

又，本發明之洗淨裝置中，可以做成具有，在即將使由前述第2洗淨機構施加了前述第2處理液之前述被洗淨物進行乾燥之前，將包含氣泡之第3處理液施於該被洗淨物之乾燥前處理機構的結構。

藉由如此架構，在第1處理液及第2處理液之洗淨結束之後，於即將使被洗淨物乾燥之前由於可將具有包含氣泡之第3處理液施於該被洗淨物，所以可將該被洗淨物以第3處理液一樣地覆蓋。被洗淨物以第3處理液一樣地覆蓋時，透過即將乾燥之前可使被洗淨物均勻地使其乾燥。又，由於在第3處理液包含有氣泡，所以包含在第3處理液之液分變成較少，可成為更有效率地乾燥。

再者，關於本發明之洗淨裝置方面，包含在前述第3處理液之氣泡的尺寸，係可較包含在前述第2處理液之氣泡的尺寸更大之架構。

藉由如此架構，由於從乾燥前處理機構施於被洗淨物之第3處理液中之氣泡的尺寸更大，所以包含在覆蓋被洗淨物之第3處理液的液分變成更少，可獲得更有效率地乾燥。

又，關於本發明之洗淨裝置方面，具有前述被洗淨物被搬運之運送路徑，前述乾燥前處理機構，係可配置在較前述第2洗淨機構搬運方向的下游側之架構。

根據此種構成，在運送路徑上搬運被洗淨物之過程中，對該被洗淨物，在由第1洗淨機構之利用包含氣泡的第1處理液進行洗淨後，由第2洗淨機構利用包含比前述第1處理液所包含的氣泡尺寸大的氣泡之第2處理液進行洗淨，然後，藉由乾燥前處理機構施加包含氣泡之第3處理液，再進行被該第3處理液覆蓋之被洗淨物的乾燥。

根據有關本發明之洗淨方法及洗淨裝置，對於被洗淨物，可藉由利用較小氣泡之理想性質之第1處理液洗淨之後，再利用較大氣泡之理想性質之第2處理液執行洗淨，所以一面可依序利用較小氣泡對洗淨之理想性質，接著，利用較大氣泡對洗淨之理想性質予以洗淨該被洗淨物。因此，一面可以有效地利用微小氣泡之理想的更多性質進行被洗淨物之有效地洗淨。

10‧‧‧搬運機構

20、50‧‧‧洗淨噴嘴

21、51‧‧‧清洗液供應機構

22、52‧‧‧輸送管

30‧‧‧二流體噴嘴

31‧‧‧氧氣瓶

32‧‧‧O₂溶存液產生機構

34‧‧‧輸送管

35‧‧‧空氣瓶

40‧‧‧水刀

41、61‧‧‧空氣瓶

42、62‧‧‧空氣溶存液產生機構

44、64‧‧‧氣泡產生單元

43a、43b、63a、63b‧‧‧輸送管

60‧‧‧乾燥前噴嘴

70‧‧‧氣刀

71‧‧‧空氣瓶

100‧‧‧洗淨裝置

S1-S8‧‧‧步驟

第1圖係顯示有關本發明之第1實施形態的洗淨裝置之示意圖。

第2圖係顯示在第1圖所示之洗淨裝置執行半導體晶圓基板(被洗淨物)的洗淨順序之流程圖。

較佳實施例之詳細說明

以下，關於本發明之實施形態利用圖面予以說明。

有關本發明之實施形態的洗淨裝置，係如第1圖所示之架構。此洗淨裝置，係將處理液施於半導體基板(被洗淨物)以洗淨該半導體基板者。

在第1圖中，此洗淨裝置100係具有搬運機構10。搬運機構10，係在其搬運方向(參照箭頭)具有依序以既定的間隔排列之輥筒(運送路徑)，成為被洗淨物之半導體基板(以下，僅稱基板)W成為在旋轉之輥筒上依序移動被搬運的方式。對向於搬運機構10之順序排列之輥筒，從其搬運方向之上游側依序配置有洗淨噴嘴20、二流體噴嘴30、水刀40、洗淨噴嘴50、乾燥前噴嘴60及氣刀70。

洗淨裝置100，係具有清洗液供應機構21、51、O2溶存液產生機構32、空氣溶存液產生機構42、62、氧氣瓶31、空氣瓶41、61、及貯存有純水之貯槽80。清洗液供應機構21，係從來自貯槽80之純水作為清洗液通過輸送管22供應洗淨噴嘴20。又，清洗液供應機構51也同樣，從來 自貯槽80之純水作為清洗液通過輸送管52供應洗淨噴嘴50。此等洗淨噴嘴20、50，係將供應之清洗液(純水)噴出。

O2溶存液產生機構32，係將從貯槽80供應之純水與從氧氣瓶31供應之氧氣氣體混合，在高壓力下將其氧氣氣體溶解於純水中，產生過飽和狀態或接近其狀態之氧氣溶存液。O2溶存液產生機構32，係把產生之氧氣溶存液一面維持其高壓經由輸送管34由洗淨噴嘴20供應位於基板搬運方向之下游側的二流體噴嘴30。從空氣瓶35供應高壓空氣之二流體噴嘴30，係將所供應之氧氣溶存液一起噴出。氧氣溶存液從二流體噴嘴30噴出之際壓力被釋放，過飽和狀態或接近其狀態之氧氣溶存液中的溶存氧氣會氣化而產生微小氣泡。藉此，從二流體噴嘴30含有氧氣之微細氣泡之液體作為第1處理液成為霧狀而噴出(第1洗淨機構)。在二流體噴嘴30方面，依照被供應高壓空氣的流量可以調節包含在噴出液中的微細氣泡之尺寸，從此二流體噴嘴30作為第1處理液而噴出之包含在液中的氧氣之氣泡，係被設定在微奈米氣泡或奈米氣泡等極小尺寸(例如，約小於10μm)。

空氣溶存液產生機構42、62，係分別把從貯槽80供應之純水與從空氣瓶41、61供應之空氣混合，在高壓下將空氣溶解於純水中產生空氣溶存液。空氣溶存液產生機構42、62，係將產生之空氣溶存液一面維持其高壓狀態一面經由輸送管43a、63a供應氣泡產生單元44、64。氣泡產生單元44、64，係成為具有複數的孔口(Orifice)的結構，被 供應之高壓狀態的空氣溶存液通過其複數的孔口之際壓力被釋放，空氣溶存液中的溶存空氣氣化產生空氣的微細氣泡。

氣泡產生單元44，係從空氣溶存液獲得之含有空氣的微細氣泡之液體由二流體噴嘴30經由輸送管43b供應到被配置在基板W搬運方向之下游的水刀40。水刀40，係將供應之含有微細氣泡之液體作為處理液朝向基板W之搬運方向的上游側噴出(第2洗淨機構)。在含有空氣溶存液產生機構42及氣泡產生單元44之機構，藉由混合在純水之空氣的流量或壓力釋放的特性等，可調節供應水刀40之含在液中之微細氣泡的尺寸。作為第2處理液從水刀40噴出之含在液中之空氣的氣泡，係被設定較微米氣泡等之前述從二流體噴嘴30噴出之含在液中之第1處理液中的微細氣泡大的尺寸(例如，約50μm)。

氣泡產生單元64，係從空氣溶存液獲得之含有微細氣泡之液體由前述之水刀40及洗淨噴嘴50經由輸送管63b供應到被配置在基板W搬運方向之下游側的乾燥前噴嘴60。乾燥前噴嘴60，係將供應之含有微細氣泡之液體作為第3處理液予以噴出(第3洗淨機構)。在含有空氣溶存液產生機構62及氣泡產生單元64之機構，也藉由控制混合在純水之空氣的流量或壓力釋放的特性等，可調節供應乾燥前噴嘴60之含在液中之微細氣泡的尺寸。作為第3處理液從乾燥前噴嘴60噴出之含在液中之空氣的氣泡，係被設定較微米氣泡或毫米氣泡等之前述從水刀40噴出之含在第2處理 液中的微細氣泡更大的尺寸(例如，約大於100μm)。

被配置在由前述之乾燥前噴嘴60朝基板搬運方向之下游側之氣刀70，從空氣瓶71供應高壓空氣，成為從氣刀70朝向基板搬運方向之上游側噴出之方式。

如前述之結構的洗淨裝置100，對於在搬運機構10之輥筒上依序被搬運之基板W(被洗淨物)，依照如第2圖所示之順序進行處理(洗淨處理)。

基板W從前工序(例如，閘極配線微影製程)搬入運送路徑(搬運機構10的輥筒上)時(S1)，開始該基板W的搬運。被搬運之基板W，係首先從洗淨噴嘴20噴出之清洗液被噴吹上去(S2)。藉此，可進行基板W之預先清洗處理。通過洗淨噴嘴20的位置被執行預先清洗處理過的基板W，再被搬運，而從二流體噴嘴30噴出之第1處理液被噴吹上去(S3：第1步驟)。在第1處理液包含有氧氣(O2)之含有微奈米氣泡或奈米氣泡等極小之氣泡，像這樣的第1處理液被吹向基板W的表面時，其極小氧氣的氣泡崩潰(消滅)之際所產生的自由基，再者藉由此透過會電離之氧氣的作用等從基板W表面有機殘留物會被剝離，同時由於極小氣泡會帶電負電位，所以像如此藉由被剝離之有機殘留物或附著在粒子表面之微細氣泡之電位相斥可使有機殘留物或其他粒子從基板W表面分離。如此從基板W表面被剝離．分離之有機殘留物或粒子會浮遊在附著在基板W表面之第1處理液中。

通過二流體噴嘴30之位置基於第1處理液被洗淨之基板W，再被搬運，從水刀40噴出之第2處理液會噴吹上 去(S4：第2步驟)。由於從水刀40朝向搬運方向之上游側第2處理液會被噴出，其噴出力與基板W向下游側的移動相結合，透過從水刀40噴吹之第2處理液使附著在基板W表面之第1處理液會被吹掉。又，因為第2處理液包含有微米氣泡等較包含在前述第1處理液之微細氣泡大之尺寸的氣泡，其比較大氣泡如前述附著在從基板W表面被剝離．分離之有機殘留物或粒子時，透過其比較大氣泡，可使其有機殘留物或粒子較易浮上處理液表面。藉此，有機殘留物或粒子浮遊之第1處理液藉由從水刀40之第2處理液的噴吹而被吹掉之際，可確實地防止其有機殘留物或粒子再度附著在基板W表面。

通過水刀40之位置基於第2處理液的執行洗淨之基板W，再被搬運，從洗淨噴嘴50噴出之清洗液(純水)會噴吹上去(S5)。藉由此清洗液，遺留在基板W表面之第2處理液會被沖洗掉。

通過洗淨噴嘴50之位置執行清洗處理之基板W，再被搬運，從乾燥前噴嘴60噴出之第3處理液會噴吹上去(S6：第3步驟)。藉由從此乾燥前噴嘴60噴吹之第3處理液不均勻地留在基板W表面之清洗液會被沖洗掉，該基板W表面成為被第3處理液均勻覆蓋的狀態。而且，在第3處理液，包含較從水刀40噴出之包含在第2處理液之氣泡及從二流體噴嘴30噴出之包含在第1處理液之氣泡大之尺寸的氣泡，藉由其氣泡包含在第3處理液中之液分成為較少的狀態。因此，基板W表面藉由液分較少之第3處理液成為被均 勻覆蓋的狀態。

其後，基板W，係通過乾燥前噴嘴60之位置通過氣刀70的位置之際，從氣刀70噴出之高壓空氣會噴吹上去(S7)。藉由此噴吹之高壓空氣均勻地遺留在基板W表面之第3處理液(水分子)會從其基板W表面實質地被排除，而執行基板W的乾燥處理。如前述，藉由基板W表面均勻地覆蓋之第3處理液含有之氣泡液分成為較少的狀態，所以可將該基板W有效率地，而且均勻地將其乾燥。

如此乾燥處理結束之基板W，從運送路徑(搬運機構10的輥筒上)被搬出(S8)，而被移動到其次的工序(例如，成膜處理過程)。

根據如上述之洗淨裝置100(洗淨方法：參照第2圖)，由於對基板W，在以利用氣泡崩潰(消滅)時產生之自由基反應或電位相斥等較小氣泡的優良性質之第1處理液進行洗淨後，再以利用粒子之浮起分離等較大氣泡的優良性質之第2處理液進行洗淨，所以可以依序地利用氣泡崩潰(消滅)時產生之自由基反應或電位相斥等的性質，緊接著，粒子浮起分離等的性質來洗淨基板W。因此，可以有效地利用適合於這些洗淨的氣泡的諸多性質來進行基板W的有效清洗。

前述之洗淨裝置100，雖為對被搬運於運送機構100之基板W執行各洗淨處理之結構，但也可以是對被安裝在支撐台上的基板W，依序交換安裝各噴嘴以執行各洗淨處理之結構。

此外，從二流體噴嘴30噴出之第1處理液，雖含有氧氣的氣泡，但是，例如，亦可包含更容易被活性化之臭氧的氣泡。又，第2處理液同樣也可以包含空氣的氣泡。

從二流體噴嘴30噴出之第1處理液是純水中含有氧等氣體的氣泡的處理液，但是，也可以是在洗淨效果特別高的藥液(例如，氨水、中性洗劑、鹼性溶液等)中包含氣泡的處理液。

又，在前述之洗淨裝置100，作為第1處理液之噴出機構雖使用二流體噴嘴30，但只要可以噴出較包含在第2處理液或第3處理液之氣泡的尺寸小的氣泡之處理液(第1處理液)者，其他結構者亦可。

前述之洗淨裝置100，雖把半導體基板作為被洗淨物者，但亦可把玻璃基板等的板狀物，或其他形狀之物作為被洗淨物。

S1-S8‧‧‧步驟

Claims (6)

1. 一種洗淨方法，施加處理液洗淨被洗淨物，其特徵在於具有：第1步驟，施加包含氣泡之第1處理液於前述被洗淨物；及第2步驟，在該第1步驟後，將第2處理液施於附著有前述第1處理液的狀態下之前述被洗淨物，且前述第2處理液所包含的氣泡尺寸大於前述第1處理液所包含的氣泡尺寸，且前述被洗淨物在運送路徑上被搬運，且前述第2步驟較前述第1步驟在搬運方向的更下游側進行。
2. 如請求項1之洗淨方法，其具有第3步驟，該第3步驟是在前述第2步驟後，且在即將使前述被洗淨物乾燥之前，將包含氣泡之第3處理液施於該被洗淨物，且前述第3步驟較前述第2步驟在搬運方向的更下游側進行。
3. 如請求項2之洗淨方法，其中前述第3處理液所含之氣泡的尺寸大於前述第2處理液所含之氣泡的尺寸。
4. 一種洗淨裝置，對被洗淨物施加處理液以進行洗淨，其特徵在於具有：第1洗淨機構，將包含氣泡之第1處理液施於前述被洗淨物；及 第2洗淨機構，對附著有由前述第1洗淨機構施加之第1處理液的狀態下之前述被洗淨物施加第2處理液，且前述第2處理液所包含的氣泡尺寸大於前述第1處理液所包含的氣泡尺寸，並具有搬運前述被洗淨物的運送路徑，前述第2洗淨機構比前述第1洗淨機構配置在搬運方向之更下游側。
5. 如請求項4之洗淨裝置，其具有乾燥前處理機構，該乾燥前處理機構在即將使已從前述第2洗淨機構施加前述第2處理液之前述被洗淨物乾燥之前，將包含氣泡之第3處理液施加於該被洗淨物，且前述乾燥前處理機構較前述第2洗淨機構被配置在搬運方向的更下游側。
6. 如請求項5之洗淨裝置，其中前述第3處理液所含之氣泡的尺寸大於前述第2處理液所含之氣泡的尺寸。