TW202138071A - 基板洗淨裝置及基板洗淨方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]在洗淨基板的時候，提升基板面內之雜質、微粒等之除去率之均勻性。 [解決手段]一種基板洗淨裝置，其係使洗淨構件抵接於圓形基板的面，並使上述基板和洗淨構件相對性地旋轉而洗淨上述面，在該基板洗淨裝置中，在上述洗淨構件中與上述面接觸的區域，係從基板中心側朝向基板周邊側呈放射狀地擴寬。

Description

基板洗淨裝置及基板洗淨方法
本發明係關於基板洗淨裝置及基板洗淨方法。
在專利文獻1揭示一種旋轉洗淨裝置，其係由下述構件所構成：旋轉台，其係保持晶圓而能夠高速旋轉；洗淨水供給手段，其係對該晶圓供給洗淨水；第一刷洗手段，其係選擇性地被定位在作用位置和非作用位置，在作用位置，於該旋轉台之周圍，上面被定位成與該旋轉台之上面略相同面；及第二刷洗手段，其係面對於該第1刷洗手段，被選擇性地定位在作用位置和非作用位置，在作用位置，表面與該晶圓之上面接觸。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-260740號公報
[發明所欲解決之課題]
本揭示所涉及的技術係在洗淨基板的時候，提升基板面內之雜質、微粒等之除去率之均勻性。 [用以解決課題之手段]
本揭示之一態樣係一種使洗淨構件抵接於圓形之基板的面，使上述基板和洗淨構件相對性地旋轉而洗淨上述面的基板洗淨裝置，其中，在上述洗淨構件中之與上述面接觸的區域，係從基板中心側朝向基板周邊側呈放射狀擴寬。 [發明之效果]
若藉由本揭示，可以提升基板面內之雜質、微粒等之除去率的均勻性。
在半導體裝置之製造工程中，為了將例如半導體晶圓(以下，稱為晶圓)保持在潔淨的狀態，在各者的製造製程或處理製程之前後，進行因應所需洗淨晶圓的製程。
關於此點，記載於專利文獻1之技術，係進行將圓形之刷具推壓至可以稱為圓形基板的晶圓之上面，在例如晶圓上旋轉掃描而除去晶圓上面的雜質。
但是在如此地藉由圓形之刷具在晶圓上面旋轉掃描而除去之手法中，可知依晶圓之徑向的位置不同，除去率有偏差。已證明此係由於圓形之刷具不同，在例如晶圓之周邊部旋轉掃描時，在刷具中接近於晶圓之中心的位置，和在比上述位置更外側的位置，圓形之刷具的周長比(圓形刷具所涵蓋之區域的圓弧長/晶圓之周長)不同的原因。
於是，在本揭示之技術中，改善如此之刷具所具有的周長比，提升基板面內之雜質、微粒等之除去率之均勻性。
以下，針對本實施型態所涉及之基板洗淨裝置之構成，一面參照圖一面予以說明。另外，在本說明書及圖面中，針對實質上具有相同功能構成之要素，藉由賦予相同符號，省略重複說明。
圖1表示基板洗淨裝置1之斜視圖，圖2表示同縱剖面圖。該基板洗淨裝置1具備水平地吸附保持晶圓W的吸附墊2、2，和從該吸附墊2、2接取晶圓W而同樣吸附保持成水平的旋轉夾具3，和洗淨晶圓W之背面的洗淨機構10。吸附墊2、2構成第1基板保持部、旋轉夾具3構成第2基板保持部。該些吸附墊2、2、旋轉夾具3及洗淨機構10被設置在上面開口的箱狀之底部杯體4。
底部杯體4在俯視下為長方形，具備彼此相向的側壁，將該些之中朝向圖1在前方側和深測的相向2側壁4a、4b延伸的方向設為X方向予以說明。
上述吸附墊2、2係被構成水平地吸附保持晶圓W之背面中的不與中央部重疊的區域，且在水平方向移動自如。各吸附墊2、2係由例如細長的塊體構成。吸附墊2、2係被配置成可以平行地支持並保持晶圓W背面之邊緣部附近部。該些吸附墊2、2與無圖示的吸引機構連接，具備作為一面經由上面之吸附孔(無圖示)吸附晶圓W一面保持的真空夾具的功能。再者，各吸附墊2、2被安裝於細長的棒狀之墊支持部5、5之各中央部，該些兩根的墊支持部5、5之兩端部分別被安裝於兩根的樑部6、6。
兩根樑部6、6之兩端係在底部杯體4之相向的兩個側壁4a、4b之外側，分別固定沿著該些側壁4a、4b而被設置的兩條輸送帶7、7。各輸送帶7、7被捲繞在由2個1組構成的滾輪8，藉由驅動機構9之驅動，各輸送帶7、7在X方向移動，依此，樑部6、6也在X方向移動，被支持於樑部6、6之輸送帶支持部5、5在X方向移動。
再者，一側的滾輪8及驅動機構9係藉由側板21被支持。另一側的滾輪8係藉由側板22被支持。該些側板21、22係藉由升降機構23上下移動自如。即是，輸送帶7、7係藉由升降機構23之作動能在Z方向移動，隨此墊支持部5、5在Z方向移動。
並且，在墊支持部5、5及樑6、6，設置用以抑制洗淨液之飛散的環狀之上部杯體31。因此，上部杯體31係隨著墊支持部5、5及樑部6、6之動作，在X方向和Z方向移動。
在上部杯體31之上面，形成直徑大於晶圓W之開口部31a，成為可以經由該開口部31a，在塗佈顯像裝置之搬運機構和吸附墊2、2或旋轉夾具3之間，進行晶圓W之收授。
接著，針對旋轉夾具3予以說明。旋轉夾具3係被構成水平地吸附保持晶圓W之背面的中央部，繞垂直軸旋轉自如。旋轉夾具3被形成圓板狀，被設置在略平行地被配置的兩個吸附墊2、2之中間，藉由各者的基板保持部(吸附墊2、2、旋轉夾具3)被支持的晶圓W背面的區域成為彼此不重疊。如圖2所示般，旋轉夾具3係經旋轉升降軸3b被連接於驅動機構32，旋轉夾具3被構成藉由該驅動機構32旋轉及升降自如。再者，旋轉夾具3與吸附墊2相同也與無圖示的吸引管連接，具備作為一面經由上面之吸附孔(無圖示)吸附晶圓W一面保持的真空夾具的功能。
在旋轉夾具3之側方，與升降機構33連接的支持銷33a被設置成能夠支持晶圓W之背面而升降，被構成可以藉由與外部之搬運機構的合作作用，從搬運機構朝吸附墊2、2，或者從旋轉夾具3朝搬運機構收授晶圓W。
另外，在旋轉夾具3或支持銷33a之周圍，以包圍該些機器之方式，配置氣刀34。氣刀34係由例如圓筒狀之包圍構件構成，在其上端沿著圓周方向形成氣體之噴射口(無圖示)，被構成朝向晶圓W之背面噴出例如壓縮氣體等的氣體。例如氣刀34係藉由二層圓筒構成，成為可以經從無圖示的供給部被供給的氣體經由該二層圓筒間的中空部而供給至噴射口。該氣刀34係為了在乾燥的狀態使旋轉夾具3之表面和以該旋轉夾具3所支持的晶圓W之背面彼此接觸，發揮在晶圓W朝旋轉夾具3收授之時，將晶圓W背面之洗淨液朝圓筒之外側吹飛並使乾燥的作用。
在底部杯體4之底部40，設置用以排氣基板洗淨裝置1內之氣流的排氣管51，和用以排出儲存在底部杯體4內之洗淨液的排液管52。另外，以從上方滴落的洗淨液不直接進入至排氣管51之方式，排氣管51之開口部係藉由被安裝在氣刀34之周圍的構成環狀蓋體的內部杯體53被覆蓋。
在上部杯體31之上方，配置用以於晶圓W之洗淨結束後從上方對晶圓W外周緣附近噴出壓縮氣體等，而輔助殘留的洗淨液之乾燥的吹氣噴嘴54。再者，在氣刀34之外側，設置與被設置在後述洗淨機構10之洗淨液噴嘴11同時將洗淨液供給至晶圓W背面的洗淨液噴嘴55。
在此，針對晶圓W之高度位置予以說明。如後述般，晶圓W從外部之搬運機構被收授至吸附墊2、2，在被保持於吸附墊2、2之狀態下，在圖2所示的右X方向移動，而進行晶圓W背面之中央部的洗淨。在圖2之洗淨位置中，晶圓W背面位於較氣刀34之前端更上方側，在晶圓W被保持於吸附墊2、2之狀態下在X方向移動之時，成為晶圓W背面不干擾到氣刀34。
接著，針對進行晶圓W之背面洗淨的洗淨機構10予以說明。洗淨機構10也如圖3所示般，具有由例如圓板構成的旋轉基台12。旋轉基台12係被配置成與被保持於吸附墊2或旋轉夾具3之晶圓W相向。在旋轉基台12之上面，如圖3所示般，設置中央洗淨構件60和周邊洗淨構件70。再者，在旋轉基台12之上面，設置複數先前已述的洗淨液噴嘴11。
旋轉基台12被構成經由被設置在其背面側的旋轉軸13而藉由驅動機構14繞垂直軸旋轉自如，例如旋轉軸13被設置在旋轉基台12之中心。因此，在俯視下，旋轉基台12之中心和旋轉軸13之中心一致，該中心成為旋轉中心。在該例中，藉由旋轉基台12、旋轉軸13、驅動機構14形成旋轉機構。
如圖3所示般，中央洗淨構件60在下面側具有支持部61，支持部61係藉由支持體62被支持。支持體62係藉由驅動機構63能升降並且能旋轉。中央洗淨構件60之材質係由例如PVA構成，但是當然不限於此。
與中央洗淨構件60之晶圓接觸的區域係如圖4所示般，為扇形(所謂的圓弧三角形)。若更詳述時，雖然在洗淨時在俯視下呈扇形的中央洗淨構件60之頂上部，被配置成位於藉由吸附墊2、2而被吸附保持的晶圓W之中心P，但是被成形扇形之中心角θ成為54度。此係根據以下的見解。
即是，在以往使圓形刷具繞晶圓之中心旋轉而洗淨晶圓之情況，於面內之除去率產生偏差之情事如同先前所述般，但是調查此原因時，可知起因於圓形之刷具周長比依圓形之刷具的位置不同而有所不同。即是在通過圓形之刷具的中心的旋轉軌跡，周長比最高，越往刷具之端部，周長比越下降，在端部附近最低。實際驗證之結果，發現在周長比確保15%以上的刷具的區域中，雜質的除去率高。因此，若可以在刷具全區域確保周長比15%以上時，則提升面內除去率的均勻性。
依此，為了在中央洗淨構件60之晶圓的接觸區域全區域，確保周長比15%，若將扇形之中心角θ設為360度×15%=54度即可。從如此之觀點，實施型態所涉及的扇形之中央洗淨構件60之中心角θ被設定成例如54度。為了確保更高的周長比，當然將中心角θ設定成54度以上為佳。
另一方面，周邊洗淨構件70係如圖3所示般，下面側被支持部71支持，該支持部71藉由支持體72被支持。支持體72能藉由驅動機構73升降。周邊洗淨構件70之材質係由例如PVA構成，但是當然不限於此。
而且，周邊洗淨構件70之與晶圓接觸的區域如圖5所示般為扇形。此時的扇形如圖示般，係藉由圓的兩個半徑和位於其間的圓弧被包圍的圖形。而且，在晶圓W之周邊洗淨時，雖然晶圓W係藉由旋轉夾具3被吸附保持，但是此時的中心角θ之中心被配置成與晶圓W之中心P一致，為了確保上述周長比15%，中心角θ被設定成54度。
以上之基板處理裝置1，如圖2所示般設置有控制部100。控制部100係例如電腦，具有程式儲存部(無圖示)。在程式儲存部儲存有控制基板處理裝置1中對晶圓W進行以下洗淨處理等的程式。再者，即使在程式儲存部，儲存例如搭載本基板洗淨裝置1之基板處理系統中之各種處理裝置或搬運裝置等之驅動系統之動作的程式亦可。另外，上述程式即使為被記錄於例如電腦可讀取之記憶媒體者，且為從該記憶媒體被安裝於控制部100者亦可。
實施型態所涉及之基板洗淨裝置1被構成上述般，接著針對使用該基板洗淨裝置1而洗淨晶圓W之背面之情況予以說明。如上述般，該基板洗淨裝置1具有與晶圓W之背面之中心部接觸而洗淨該中央部的中央洗淨構件60，和與晶圓W之背面之周邊部接觸而洗淨該周邊部的周邊洗淨構件70，藉由該兩個洗淨構件，洗淨晶圓W之背面全面。而且，通常洗淨晶圓W之背面之中央部，接著洗淨晶圓W之背面的周邊部。
即是，首先如圖6所示般，在晶圓W藉由吸附墊2、2被吸附保持的狀態下，旋轉夾具3下降，接著使輸送帶7、7移動，如圖7所示般，使晶圓W在X方向移動至中央洗淨位置。並且，使旋轉基台12旋轉，而使中央洗淨構件60移動至例如圖4所示的特定位置為止。之後，使驅動機構63作動而使中央洗淨構件60上升至抵接於晶圓W之背面為止，同時邊從洗淨液噴嘴11對晶圓W之背面供給洗淨液，邊使中央洗淨構件60旋轉。此時的中央洗淨構件60之旋轉中心係如圖4所示般，與晶圓W之中心P一致。
如此一來，圖4之二點鏈線之內側之中央區域係藉由中央洗淨構件60被洗淨，附著於晶圓W之背面的雜質、微粒等被除去。在如此之情況，由於中央洗淨構件60為扇形，再者，由於周長比為15%，故可以在二點鏈線之內側之中央區域的全區域，達成均勻的除去。
如此一來，當晶圓W之背面之中央區域的洗淨結束時，中央洗淨構件60下降，接著，使輸送帶7、7驅動而如圖8所示般，使晶圓W在圖中之箭頭方向移動至周邊洗淨位置為止。晶圓W之周邊洗淨位置係在旋轉夾具3之中心吸附保持晶圓W之中心P的位置。同時，使旋轉基台12旋轉，而使周邊洗淨構件70移動至特定周邊洗淨位置。
當使晶圓W移動至周邊洗淨位置時，如圖9所示般，使旋轉夾具3上升而吸附保持晶圓W，以特定的速度使晶圓W旋轉。而且，使周邊洗淨構件70上升而抵接且推壓於晶圓W背面之周邊位置。依此，圖5之二點鏈線之外側之周邊區域係藉由周邊洗淨構件70被洗淨，附著於晶圓W之背面的雜質、微粒等被除去。在如此之情況，由於周邊洗淨構件70為扇形，再者，由於周長比為15%，故可以在二點鏈線之外側之中央區域的全區域，達成均勻的除去。
在中央洗淨構件60即使如圖10所示般，形成溝部64亦可。在該例中，溝部64係以傾斜交叉方式，複數平行而被形成。依此，可以分割在中央洗淨構件60中與晶圓W的接觸面，可以將各被分割的接觸面均勻地推壓至晶圓W，整體上可以達成更均勻的除去。再者，因洗淨液容易浸入至所形成的溝部64內，故可以將洗淨液遍及至中心洗淨構件60之中央部分為止，其結果，在中央洗淨構件60之接觸構件全體可以到處享有洗淨液之洗淨效果。
再者，由相同的觀點，如圖11所示般，即使對周邊洗淨構件70，形成與溝部64相同的溝部74亦可。依此，可以分割在周邊洗淨構件70中與晶圓W的接觸面而予以細分化，以周邊洗淨構件70之整體而言，可以均勻地推壓至晶圓W，整體上可以達成更均勻的除去。再者，因洗淨液容易浸入至所形成的溝部74內，故可以將洗淨液散佈至周邊洗淨構件70之中央部分為止，其結果，在周邊洗淨構件70之接觸構件整體可以均勻地享有洗淨液之洗淨效果。
再者，圖11所示的周邊洗淨構件70之溝部74被形成大於上述中央洗淨構件60之溝部64。此係因為比起中央洗淨構件60，周邊洗淨構件70之洗淨對象接觸區域較寬，需要更將洗淨液遍及至周邊洗淨構件70整體。另外，即使增加形成的溝部之條數，來取代如此地增加溝部74本身的寬度亦可。
另外，當如此地在中央洗淨構件60、周邊洗淨構件70形成溝部64、74時，中央洗淨構件60、周邊洗淨構件70之實際與晶圓W之背面接觸的面積因此而減少，依此也有無法確保上述15%之周長比的情況。在此情況，藉由從54度增大扇形之中央洗淨構件60、周邊洗淨構件70之中心角度θ，依此可以確保15%之周長比。
再者，在上述的例中，雖然將中央洗淨構件60、周邊洗淨構件70中之任一者的扇形中心設為與晶圓W之中心P一致的形狀，但是，不限定於此，即使針對中央洗淨構件60，如圖12所示般，以在接觸區域包含晶圓W之中心的方式，設為使扇形之中心Q偏離晶圓W之中心P的形狀之中央洗淨構件60A亦可。依此，也可以確實地除去晶圓W之中心P附近的雜質。在如此之情況，即使中心角θ設為大於54度亦可，即使在確保所需的特定周長比，即是15%以上之周長比的範圍，使中心角θ小於54度亦可。
再者，即使針對周邊洗淨構件70，如圖13所示般，設為設定在扇形之中心R偏離晶圓W之中心P的位置，例如晶圓W之外側的形狀亦可。在此情況，在欲邊確保周長比15%，邊提升晶圓W之中央部側之除去率之時有效果。再者，在此情況，為了一面維持充分的雜質等的除去性能，一面使周邊洗淨構件70儘可能地小型化，即使在確保15%以上之周長比的範圍使扇形之中心角θ小於54度亦可。
如此看來，若中央洗淨構件60、周邊洗淨構件70中皆與其晶圓W之面接觸的區域，若為從晶圓W中心側朝向晶圓W周邊側呈放射狀地擴寬的形狀時，比起以往的圓形洗淨刷具，可以使周長比在接觸區域全區域提升，依此，可以在晶圓W面內，提升雜質等之除去率的均勻化。再者，若使用不將中央洗淨構件60、周邊洗淨構件70之兩個洗淨構件設為如此的形狀，而將至少一方的洗淨構件設為從如此的晶圓W中心側朝向晶圓W周邊側呈放射狀地擴寬的形狀時，即使與以往的圓形刷具組合使用，亦提升面內之除去率的均勻性。
再者，在上述實施型態中，雖然以洗淨晶圓W之背面之情形為例予以說明，但是本揭示所涉及的技術亦可能適用於例如CMP處理後等，洗淨晶圓W之表面之情況。
並且，上述中央洗淨構件60、具有溝部64之中央洗淨構件60、中央洗淨構件60A、周邊洗淨構件70、具有溝部74之周邊洗淨構件70、周邊洗淨構件70A可以任意組合使用。再者，在組合的情況，雖然以使中央洗淨構件60、具有溝部64之中央洗淨構件60、中央洗淨構件60A之外側圓弧部之長度、周邊洗淨構件70、具有溝部74之周邊洗淨構件70、周邊洗淨構件70A之內側圓弧部之長度一致為佳，但是即使例如中央洗淨構件60、具有溝部64之中央洗淨構件60、中央洗淨構件60A之外側圓弧部為在周邊洗淨構件70、具有溝部74之周邊洗淨構件70、周邊洗淨構件70A之接觸區域突出的大小、形狀亦可。
應理解成此次揭示的實施型態所有的點皆為例示，並非用以限制者。上述實施型態在不脫離附件的申請專利範圍及其主旨的情況下，即使以各種型態進行省略、替換或變更亦可。 例如，針對上述旋轉基台12，即使構成臂狀之基台或滑動的基台亦可。即是，若為可以在特定的中央洗淨位置、周邊洗淨位置移動中央洗淨構件60和周邊洗淨構件70者即可。
1:基板洗淨裝置 2:吸附墊 3:旋轉夾具 4:底部杯體 5:墊支持部 6:樑部 7:輸送帶 10:洗淨機構 11,54:洗淨液噴嘴 12:旋轉基台 31:上部杯體 60:中央洗淨構件 70:周邊洗淨構件 100:控制部 W:晶圓
[圖1]為本實施型態所涉及之基板洗淨裝置之斜視圖。 [圖2]為本實施型態所涉及之基板洗淨裝置之縱斷面的說明圖。 [圖3]為本實施型態所涉及之基板洗淨裝置中之洗淨機構的斜視圖。 [圖4]為表示本實施型態所涉及之基板洗淨裝置中之中央洗淨構件和晶圓之關係的平面說明圖。 [圖5]為表示本實施型態所涉及之基板洗淨裝置中之周邊洗淨構件和晶圓之關係的平面說明圖。 [圖6]為本實施型態所涉及之基板洗淨裝置中藉由中央洗淨構件洗淨晶圓之中央部分之時之動作的縱剖面說明圖。 [圖7]為本實施型態所涉及之基板洗淨裝置中藉由中央洗淨構件洗淨晶圓之中央部分之時之樣子的縱剖面說明圖。 [圖8]為本實施型態所涉及之基板洗淨裝置中藉由周邊洗淨構件洗淨晶圓之周邊部分之時之動作的縱剖面說明圖。 [圖9]為本實施型態所涉及之基板洗淨裝置中藉由周邊洗淨構件洗淨晶圓之周邊部分之時之樣子的縱剖面說明圖。 [圖10]為形成有溝的中央洗淨構件之俯視圖。 [圖11]為形成有溝的周邊洗淨構件之俯視圖。 [圖12]為扇形之中心偏離晶圓之中心的中央洗淨構件之俯視圖。 [圖13]為扇形之中心位於晶圓之外側的周邊洗淨構件之俯視圖。
3:旋轉夾具
70:周邊洗淨構件
W:晶圓
P:晶圓之中心

Claims (9)

  1. 如請求項1之基板洗淨裝置，其係使洗淨構件抵接於圓形基板的面，並使上述基板和洗淨構件相對性地旋轉而洗淨上述面，該基板洗淨裝置之特徵在於， 在上述洗淨構件中與上述面接觸的區域，係從基板中心側朝向基板周邊側呈放射狀地擴寬。
  2. 如請求項1之基板洗淨裝置，其中 上述洗淨構件之上述接觸區域在俯視下為扇形。
  3. 如請求項1或2之基板洗淨裝置，其中 上述洗淨構件之周長比為15%以上。
  4. 如請求項1或2之基板洗淨裝置，其中 上述洗淨構件具有與上述基板之中央部接觸的中央洗淨構件，和與上述基板之周邊部接觸的周邊洗淨構件。
  5. 如請求項1或2之基板洗淨裝置，其中 在上述洗淨構件之上述接觸區域形成溝部。
  6. 如請求項1或2之基板洗淨裝置，其中 上述洗淨構件具有與上述基板之中央部接觸的中央洗淨構件，和與上述基板之周邊部接觸的周邊洗淨構件， 在上述中央洗淨構件和上述周邊洗淨構件中之與上述基板接觸的區域，分別形成溝部， 上述周邊洗淨構件之溝部大於上述中央洗淨構件之溝部。
  7. 一種基板洗淨方法，其係使洗淨構件抵接於圓形基板的面，並使上述基板和洗淨構件相對性地旋轉而洗淨上述面，該基板洗淨方法之特徵在於， 上述洗淨構件具有與上述基板之中央部接觸的中央洗淨構件，和與上述基板之周邊部接觸的周邊洗淨構件， 上述中央洗淨構件和上述周邊洗淨構件之各接觸區域具有從基板中心側朝向基板周邊側呈放射狀擴寬的形狀， 包含： 一面使與上述基板之面接觸的上述洗淨構件扺接於上述基板之被洗淨面，一面使上述洗淨構件和上述基板相對性地旋轉之步驟； 以上述中央洗淨構件洗淨上述基板的中央部分之步驟；及 之後以上述周邊洗淨構件洗淨上述基板之周邊部分之步驟。
  8. 如請求項7之基板洗淨方法，其中 上述中央洗淨構件之接觸區域在俯視下為扇形，成為該扇形之中心的部分從上述基板之中心偏心。
  9. 如請求項7之基板洗淨方法，其中 上述周邊洗淨構件之接觸區域在俯視下為扇形，成為該扇形之中心的部分從上述基板之中心偏心。
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