TW201740451A - 單片式晶圓洗淨處理裝置及晶圓洗淨處理方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種單片式晶圓洗淨處理裝置，具有杯部、台部及噴嘴部，杯部配置於腔室內，台部配置於杯部內，用以支承並旋轉晶圓，噴嘴部供給藥液至晶圓，其中單片式晶圓洗淨處理裝置包含：供氣部，設置於腔室；供氣風量改變機構，用以調整供氣部的風量；排氣部，設置於腔室；排氣風量改變機構，用以調整排氣部的風量；及風速計，用以測定台部所支承的晶圓的端部位置的風速。藉此提供一種單片式晶圓洗淨處理裝置，使用單片式晶圓洗淨處理裝置以進行晶圓的洗淨時，能夠抑制因亂流的影響而產生的藥液霧滴等所致的晶圓表面的缺陷。

Description

單片式晶圓洗淨處理裝置及晶圓洗淨處理方法

本發明係關於一種單片式晶圓洗淨處理裝置及晶圓洗淨處理方法。

作為洗淨半導體晶圓等的晶圓的裝置，有將複數片晶圓浸漬於充填有藥液的藥液槽而洗淨的批次方式的洗淨處理裝置，以及使單片晶圓旋轉並對該晶圓噴射藥液而洗淨的單片方式的洗淨裝置。近年來，伴隨著半導體裝置的微型化及晶圓的大型化，傾向於使用洗淨效果高的單片方式的洗淨處理(專利文獻1)。

作為單片方式的洗淨處理裝置，已知有以被稱為腔室（chamber）的洗淨處理裝置機體、設置於腔室上部的用以供給空氣的供氣部、設置於腔室下部的用以進行排氣的排氣部、支承晶圓而使其旋轉的台部、供給藥液至晶圓上的噴嘴部、及用以回收或排出飛濺的藥液的杯部所構成的單片式洗淨處理裝置。

於如此的習知的單片式洗淨處理裝置中，係計測(監視)供氣部及排氣部的風速及風量，藉由調整其平衡以控制洗淨處理裝置內部的壓力。 〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2007-35866號公報

本發明的發明者們對使用如此的單片式洗淨處理裝置時的問題進行精心研究，發現了以下事實。於進行晶圓洗淨中成為最主要問題的是，向旋轉中的晶圓噴出的藥液飛濺時所發生的自杯部的反彈，以及晶圓及台部旋轉時由於晶圓端部所產生的亂流而藥液的霧滴附著於晶圓上，而汙染晶圓。若是藥液由於反彈的飛濺藥液及霧滴而附著於晶圓，則不只會汙染晶圓表面，亦可能成為使晶圓表面的表面粗糙度惡化的要素及蝕刻等的原因。又若是純水及臭氧水等附著於晶圓則將成為水漬的原因。

習知的單片式洗淨處理裝置中，雖然有控制供氣部及排氣部的風量及風速，但其係為了控制裝置內部的壓力，並無控制晶圓端部所產生的亂流。

若是沒有控制此於晶圓端部產生的亂流，則即使控制於供氣部及排氣部的風速及風量，結果晶圓及台部旋轉中所供給的藥液飛濺時於杯部周邊形成霧滴之物會附著於晶圓上，成為了微粒、水漬及蝕刻等的汙染源。

又若是為了抑制此亂流，而使供氣部及排氣部的風速大幅上升，則會產生由於杯狀構造及強烈氣流所致的渦流，而產生霧滴的回流等的問題。

本發明鑑於上述問題，提供一種單片式晶圓洗淨處理裝置及晶圓洗淨處理方法，於使用單片式晶圓洗淨處理裝置進行晶圓洗淨時，能夠抑制由於亂流的影響而產生的藥液霧滴等所致的晶圓表面的缺陷。

為了達成上述目的，本發明提供一種單片式晶圓洗淨處理裝置，包含：一杯部、一台部及一噴嘴部，該杯部配置於一腔室內，該台部配置於該杯部內，用以支承並旋轉一晶圓，該噴嘴部供給藥液至該晶圓，其中該單片式晶圓洗淨處理裝置包含： 一供氣部，設置於該腔室， 一供氣風量改變機構，用以調整該供氣部的風量， 一排氣部，設置於該腔室內， 一排氣風量改變機構，用以調整該排氣部的風量，及 一風速計，用以測定該台部所支承的晶圓的端部位置的風速。

若依此具有測定晶圓端部位置的風速的風速計的單片式晶圓洗淨處理裝置，則能夠在測定未在旋轉時的晶圓端部位置的風速的同時，藉由供氣風量改變機構及排氣風量改變機構，以將風速調整為適當的值。並且，能夠以經調整的狀態使晶圓旋轉並進行洗淨處理。藉此，能夠抑制於晶圓端部位置的洗淨時亂流的產生及其所致的霧滴等的回流，而能夠防止洗淨處理時於晶圓表面附著霧滴等所致的缺陷的產生。

此時，該風速計以自該晶圓的端部的測定位置為可移開為佳。

如此，若是風速計為可移開，則能夠在晶圓的洗淨處理開始前，使風速計自晶圓端部的測定位置移開，以使飛濺的藥液不會接觸風速計，而能夠更加確實地防止來自風速計的藥液的反彈。進一步，能夠確實防止藥液附著於風速計而影響風速測定。

此時，該單片式晶圓洗淨處理裝置，以更具有一壓力計，用以測定該腔室內外的壓力差為佳。

藉由具有如此的壓力計，能夠測定腔室內外的壓力差，而能夠藉由調整供氣風量改變機構及排氣風量改變機構以使腔室內的壓力，與腔室外的壓力相較下處於適當的範圍內。即防止腔室內成為過度的負壓或正壓，而能夠更有效地防止因此而產生的晶圓表面的缺陷。

又，為了達成上述目的，本發明提供一種晶圓洗淨處理方法，具有配置於一腔室內的一杯部，於自一噴嘴部供給藥液至藉由配置於該杯部內的一台部所支承且被旋轉的晶圓的同時，將該晶圓以單片式洗淨，其中於藉由風速計以測定該台部未在旋轉時的支承於該台部的晶圓的端部位置的風速的同時，在向該腔室內供氣的風量及向該腔室外排氣的風量中的一種以上經調整而使風速為1.0m／sec以上的狀態下，使該台部旋轉並將該晶圓洗淨處理。

如此，能夠在藉由風速計測定未在旋轉時晶圓端部位置的風速的同時，調整風速以使之成為1.0m／sec以上。並且，在經調整的狀態使晶圓旋轉並進行洗淨處理，則能夠抑制洗淨時亂流的產生及其所致的霧滴等的回流，而能夠防止洗淨處理時於晶圓表面附著霧滴等所致的缺陷的產生。

此時，以於該風速的測定後且將該晶圓洗淨處理前，使該風速計自該晶圓的端部的測定位置移開為佳。

如此，藉由於將晶圓洗淨處理前使風速計自測定位置移開，則能夠使飛濺的藥液不會接觸風速計，而能夠更加確實地防止來自風速計的藥液的反彈。進一步，能夠確實防止藥液附著於風速計而影響風速測定。

此時，以於調整該晶圓的端部位置的風速時，使該腔室的內外的壓力差在0至5Pa的範圍內為佳。

如此使該腔室的內外的壓力差在0至5Pa的範圍內，能夠防止腔室內成為過度的負壓或正壓，而能夠更有效地防止因負壓或正壓而產生的缺陷產生於晶圓表面。

依照本發明的單片式晶圓洗淨處理裝置及晶圓洗淨處理方法，能夠防止晶圓旋轉時產生於晶圓的端部的亂流所致的霧滴等對晶圓的附著，而有效地抑制霧滴等所致的晶圓表面缺陷數的增加。

以下雖作為實施型態的一例，參照圖式而詳細說明，但本發明並不限定於此。

首先，參照圖1說明本發明的單片式晶圓洗淨處理裝置。圖1係顯示本發明的單片式晶圓洗淨處理裝置的一例的概略圖。

圖1的單片式晶圓洗淨處理裝置100，具有腔室1、杯部2、設置於腔室1的供氣部3、調整該供氣部3的風量的供氣風量改變機構4、設置於腔室1的排氣部5、調整該排氣部5的風量的排氣風量改變機構6、支承並旋轉驅動晶圓W的台部7、供給藥液13至晶圓W的噴嘴部8及用以測定支承於台部7的晶圓W的端部位置的風速的風速計9。單片式晶圓洗淨處理裝置100可進一步具有用以測定腔室內及腔室外的壓力差的壓力計10及能夠使風速計9自晶圓W的端部位置移開的機構(風速計移開機構)11。

腔室1為構成單片式晶圓洗淨處理裝置100的機體，收容有杯部2、台部7及噴嘴部8等。杯部2設置於腔室內，為用以回收或排出由於晶圓W的旋轉而飛濺至周圍的藥液12，而設置為包圍晶圓W。杯部2如圖1所示，於上部具有向內側帶有傾斜的部分，此帶有傾斜的部分與水平線的夾角，可為例如15°至30°。

供氣部3設置於腔室1的上部，具有將例如溫度及濕度經控制的空氣供給至腔室1內的功能。但是，供氣部3供給至腔室內的氣體並不限定於空氣。供氣風量改變機構4，具有調整藉由供氣部3供給至腔室1內的氣體的風量(及／或風速)的功能。供氣風量改變機構4，能夠為例如風扇的型態，藉由增減風扇的轉速而能夠調整風量，但並不限定於風扇的型態。

排氣部5設置於腔室1的下部，具有進行腔室1內的排氣的功能。排氣風量改變機構6設置於排氣部5，例如於排氣部5的導管等，具有調整於排氣部5的排氣的風量(及／或風速)的功能。排氣風量改變機構6，能夠為例如擋板的型態，藉由控制擋板的開闔而能夠調整排氣部5的風量，但並不限定於擋板的型態。

台部7由旋轉驅動的平台14及經設置於該平台14上的複數個支承銷15所構成，以支承銷15將晶圓W自外周側支承。噴嘴部8設置於晶圓W的上方，亦能夠具有供給例如氫氟酸等的藥液、臭氧水及純水等至晶圓W的主表面的複數個噴嘴。

風速計9經設置而使風速測定位置為晶圓W的端部位置。於此晶圓W的端部位置，在晶圓W及台部7旋轉時(洗淨時)產生亂流。藉由風速計9，能夠正確測定於洗淨時亂流產生的位置在台部7未在旋轉時(非洗淨時)的風速。作為風速計9，能夠使用熱線風速計，但並不限定於此。

如此，由於具有風速計9，能夠正確測定於晶圓W的端部位置，在非洗淨時的風速，而藉由供氣風量改變機構4及排氣風量改變機構6將風速調整至適當的值。此處所謂非洗淨時的適當的風速值，意指於其風速條件(供氣風量及排氣風量等)下，即使開始洗淨(即使使台部7旋轉)，晶圓W的端部的亂流亦不會產生的值。藉此，能夠抑制洗淨時的亂流的產生及其所致的霧滴等的回流，而能夠防止洗淨處理時於晶圓W的表面產生霧滴等所致的缺陷。

風速計9構成為能夠調整位置及高度。又藉由風速計移開機構11，能夠使風速計9以手動或自動移開至飛濺的藥液12無法觸及的位置(待機位置)。若是風速計9維持固定於晶圓W的端部位置，則在晶圓W的洗淨處理中，自晶圓W飛濺的藥液12將可能接觸風速計9。藉由以風速計移開機構11使風速計9移動至待機位置，能夠更加確實地防止飛濺的藥液12經由風速計9的反彈。進一步，能夠防止飛濺的藥液12附著於風速計9，而帶給之後的風速測定影響。風速計移開機構11。能夠為例如能夠朝複數方向可移動的機械臂。或者，風速計移開機構11，亦能夠為僅於左上方等特定方向可以手動或自動移動的簡易之物。又風速計9亦能夠為能夠自風速測定位置拆卸之物，於風速的測定及調整結束後自單片式晶圓洗淨處理裝置100拆卸。

於晶圓W的端部位置的風速的調整，能夠藉由調整經由供氣風量改變機構4的向腔室1內的供氣與經由排氣風量改變機構6的向腔室1外的排氣間的平衡以實施。此風速的調整，能夠藉由以手動調整供氣風量改變機構4及排氣風量可變機構6以進行，又能夠構成為設定風速的值，自動控制供氣風量改變機構4及排氣風量改變機構6以使風速成為該值。進一步亦能為組合經由手動及自動的調整的控制。

單片式晶圓洗淨處理裝置100，亦能夠進一步具有用以測定腔室1內外的壓力差的壓力計10。壓力計10，能夠為於腔室1的內外分別具有壓力檢測部，藉此求取壓力差之物。或者亦能夠為例如單片式晶圓洗淨處理裝置100設置於指定壓力的無塵室內的狀況下，僅測定腔室1內部的壓力，將經測定的腔室內壓力與指定的腔室外壓力比較而求取壓力差。

此處，於腔室1內為過度的負壓時，發生外部空氣向腔室1內的流入而可能成為微粒等的汙染源。另一方面，當腔室1內為過度的正壓時，可能會有產生的霧滴藉由自供氣部所供給的氣體回流而不被排氣便附著於晶圓上而成為汙染源。藉由壓力計10，能夠將腔室1的內外壓力差調整至適當的範圍內，若於其狀態下進行洗淨處理，則能夠確實地防止腔室1內的過度的負壓及正壓所致的汙染源於晶圓W的附著及因其所致的缺陷的產生。

接著，參照圖1說明關於本發明的晶圓洗淨處理方法。本發明的晶圓洗淨處理方法，為使用例如圖1所示的單片式晶圓洗淨處理裝置100的晶圓洗淨處理方法。本發明的晶圓洗淨處理方法中，藉由風速計9以測定該台部7未在旋轉時的支承於該台部7的晶圓W的端部位置的風速的同時，在向該腔室1內供氣的風量及向該腔室1外排氣的風量中的一種以上經藉由對應的供氣風量改變機構4及排氣風量改變機構6調整而使風速為1.0m／sec以上的狀態下，使該台部7旋轉並將該晶圓W洗淨處理。

此處，測定及調整晶圓W的端部位置的風速的時間點，雖然是在不產生亂流的晶圓W非旋轉時，但藉由預先調整為1.0m／sec以上的風速，能夠充分減低洗淨後於晶圓的缺陷增加數。此推測為係由於風速測定位置與亂流產生位置為同一位置，晶圓W的非旋轉時的風速值與亂流的產生狀況(是否產生)具有一定的相關關係之故。

又，晶圓W的端部位置的風速，雖無特別限定上限，但能夠為例如1.0至5.0m／sec的範圍內。自裝置上的上限等來看，若有5.0m／sec則亦相當充分，若風速在5.0m／sec以下則能夠更加有效地抑制缺陷增加數。自此，若是風速在5.0m／sec以下，則渦流的產生所致的霧滴回流及氣流所致的霧滴夾帶，及此些所致的晶圓表面的缺陷幾乎不會產生。

又，以風速測定後，將晶圓W洗淨處理前，將風速計9自晶圓W端部的測定位置移開為佳。藉由使風速計9移動至飛濺的藥液12無法接觸的位置，能夠更加確實地防止藥液的自風速計9的反彈、及對風速計9的附著。

又，調整晶圓W的端部位置的風速時，以將腔室1的內外壓力差為0~5Pa的範圍內為佳。藉由為如此的壓力差範圍，能夠防止腔室1的內部成為過度的負壓及正壓。從而能夠更加確實地防止過度的負壓及正壓所致的汙染源於晶圓W的附著及其所致的缺陷的產生。 〔實施例〕

以下，雖顯示實施例及比較例以更加具體說明本發明，但本發明並不限定於此。

（實施例） 使用圖1所示的本發明的單片式洗淨處理裝置100，將直徑300mm的經鏡面研磨的矽晶圓就每一個條件洗淨100片，測定於洗淨前後各矽晶圓的表面的缺陷數，求取洗淨所致的缺陷增加數。矽晶圓的端部位置的風速的測定及調整，係於台部7未在旋轉時，藉由供氣風量改變機構4及排氣風量改變機構6以調整向腔室1內供氣的風量及向腔室1外排氣的風量以進行。並且，以該經調整的狀態進行矽晶圓的洗淨。

洗淨為使用臭氧水及氫氟酸的一般洗淨，洗淨流程為依照臭氧水、純水、氫氟酸、純水、臭氧水、純水、乾燥的順序以進行，台部7的轉速為1500rpm。

矽晶圓的表面缺陷數，使用KLA-Tencor公司製的Surfscan SP3以測定。風速為使用日本KANOMAX公司製的熱式風速計以測定。

進行調整以使矽晶圓的端部位置的非洗淨時的風速分別為1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2m／sec，求取此7個條件下的矽晶圓表面的缺陷增加數。結果顯示於圖2的右側部分。圖2係於橫軸為晶圓端部的位置的風速、縱軸為增加的缺陷數的量表圖，個別條件的缺陷增加數為100片矽晶圓的缺陷增加數的平均值。又於圖2將各條件下的100片晶圓的缺陷增加數的最大值及最小值以粗線合併顯示。晶圓的端部位置的風速在1.0m／sec以上，則在缺陷增加數充分被抑制的同時，缺陷增加數的分散(最大值與最小值的差，即範圍)亦受到抑制。如此，藉由調整以使非洗淨時晶圓的端部位置的風速為1.0m／sec以上，洗淨時霧滴等向晶圓的附著所致的缺陷數的增加顯著降低。

（比較例） 為了將風速及缺陷數與實施例比較，與實施例相同，使用圖1所示的本發明的單片式洗淨處理裝置100，將直徑300mm的經鏡面研磨的矽晶圓就每一個條件洗淨100片，測定於洗淨前後的矽晶圓表面缺陷數，求取缺陷增加數。風速的測定及調整於矽晶圓的非旋轉時進行，以該經調整的狀態進行矽晶圓的洗淨。除了關於風速值的條件以外皆與實施例所記載的相同，風速計亦使用與實施例相同之物。

並且，進行調整以使矽晶圓的端部位置的風速，分別為0.4、0.6、0.8m／sec，求取此3個條件下的矽晶圓的缺陷增加數。 結果顯示於表1及圖2。

【表1】

表1的風速為晶圓W非旋轉時於晶圓的端部位置經測定的風速。並且，如同前述，晶圓W的非旋轉時調整供氣風量改變機構4及排氣風量改變機構6而得到記載於表1的各風速。又於表1中，缺陷增加數係為自於洗淨處理後經測定的晶圓表面的缺陷數，扣掉洗淨處理前經測定的晶圓表面的缺陷數而計算出的值的100片矽晶圓的平均值

藉由表1及圖2，比較實施例與比較例的結果。如比較例，風速為0.4m／sec，則缺陷增加數為非常多的38個，缺陷增加數的分散也極大。風速0.6及0.8m／sec與0.4m／sec相比，雖然缺陷增加數有減少，但與實施例的風速1.0m／sec以上的條件相比，缺陷增加數及分散的抑制效果並不充分。

另一方面，實施例的風速1.0m／sec以上則缺陷增加數幾乎減少到單一個的水準。如此，藉由使係晶圓W的端部位置的風速為1.0m／sec以上，能夠確實地得到缺陷增加數的抑制效果。

另外，本發明並不為前述實施例所限制。前述實施例為例示，具有與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想為實質相同的構成，且達成同樣作用效果者，皆包含於本發明的技術範圍。

1‧‧‧腔室
2‧‧‧杯部
3‧‧‧供氣部
4‧‧‧供氣風量改變裝置
5‧‧‧排氣部
6‧‧‧排氣風量改變裝置
7‧‧‧台部
8‧‧‧噴嘴部
9‧‧‧風速計
10‧‧‧壓力計
11‧‧‧風速計移開機構
12‧‧‧飛濺的藥液
13‧‧‧藥液
14‧‧‧平台
15‧‧‧支承銷
100‧‧‧單片式晶圓洗淨處理裝置100
W‧‧‧工件

圖1係顯示本發明的單片式晶圓洗淨處理裝置的一例的概略圖。 圖2係顯示實施例及比較例的晶圓端部位置的風速與缺陷增加數的關係的量表圖。

100‧‧‧單片式晶圓洗淨處理裝置

1‧‧‧腔室

2‧‧‧杯部

3‧‧‧供氣部

4‧‧‧供氣風量改變裝置

5‧‧‧排氣部

6‧‧‧排氣風量改變裝置

7‧‧‧台部

8‧‧‧噴嘴部

9‧‧‧風速計

10‧‧‧壓力計

11‧‧‧風速計移開機構

12‧‧‧飛濺的藥液

13‧‧‧藥液

14‧‧‧平台

15‧‧‧支承銷

W‧‧‧工件

Claims (6)

1. 一種單片式晶圓洗淨處理裝置，具有一杯部、一台部及一噴嘴部，該杯部配置於一腔室內，該台部配置於該杯部內，用以支承並旋轉一晶圓，該噴嘴部供給藥液至該晶圓，其中該單片式晶圓洗淨處理裝置包含： 一供氣部，設置於該腔室； 一供氣風量改變機構，用以調整該供氣部的風量； 一排氣部，設置於該腔室； 一排氣風量改變機構，用以調整該排氣部的風量；及 一風速計，用以測定該台部所支承的晶圓的端部位置的風速。
2. 如請求項1所述的單片式晶圓洗淨處理裝置，其中該風速計係為自該晶圓的端部的測定位置可移開。
3. 如請求項1或2所述的單片式晶圓洗淨處理裝置，更具有一壓力計，用以測定該腔室內外的壓力差。
4. 一種晶圓洗淨處理方法，具有配置於一腔室內的一杯部，於自一噴嘴部供給藥液至藉由配置於該杯部內的一台部所支承且被旋轉的晶圓的同時，將該晶圓以單片式洗淨，其中 於藉由風速計以測定該台部未在旋轉時的支承於該台部的晶圓的端部位置的風速的同時，在向該腔室內供氣的風量及向該腔室外排氣的風量中的一種以上經調整而使風速為1.0m／sec以上的狀態下，使該台部旋轉並將該晶圓洗淨處理。
5. 如請求項4所述的晶圓洗淨處理方法，其中於該風速的測定後且將該晶圓洗淨處理前，使該風速計自該晶圓的端部的測定位置移開。
6. 如請求項4或5所述的晶圓洗淨處理方法，其中於調整該晶圓的端部位置的風速時，使該腔室的內外的壓力差在0至5Pa的範圍內。