TW202201517A - 清洗裝置及清洗方法 - Google Patents

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田中佑季
飯泉健
梶川敬之
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日商荏原製作所股份有限公司
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Abstract

本發明之清洗裝置具備：保持基板，將前述基板之中心軸作為旋轉軸而使前述基板旋轉之基板旋轉機構；朝向保持於前述基板旋轉機構之前述基板上面吐出第一清洗液的第一單管噴嘴；及有別於前述第一單管噴嘴，朝向保持於前述基板旋轉機構之前述基板上面吐出第二清洗液的第二單管噴嘴。前述第一單管噴嘴及前述第二單管噴嘴係相互配置成讓前述第二單管噴嘴在比前述第一清洗液之滴落位置從前述基板中心離開的位置中，朝向前述基板之旋轉方向的順時鐘方向吐出前述第二清洗液，來產生前述第一清洗液滴落後在前述基板上面之液流與前述第二清洗液滴落後在前述基板上面之液流的調和部分。

Description

清洗裝置及清洗方法
本發明係關於一種清洗裝置及清洗方法。
半導體元件之製程中，係對半導體晶圓等之基板表面實施成膜、蝕刻、研磨等各種處理。在此等各種處理之前後需要將基板表面保持潔淨，因而進行基板之清洗處理。例如，在研磨形成於基板上之金屬等膜的研磨工序後，係進行用於除去研磨屑及研磨劑中所含之研磨粒等微小粒子（瑕疵）的清洗。該清洗工序係以在基板上供給清洗液的方式來促進清洗效果（例如參照日本特開2015－201627號公報）。
但是，由於供給清洗液之噴嘴種類、清洗液流量、清洗液在基板上之吐出位置、及基板之旋轉速度而無法在整個基板上有效供給清洗液，導致半導體製造效率降低、及殘留於研磨後之基板上的微小粒子（瑕疵）之除去效果降低。 隨著微細化之進展，除去附著於基板之微小粒子污染的品質所面對之要求更加提高。在以單片式清洗基板時之一連串的清洗程序中，雖會有例如在進行摩擦清洗，除去粒徑比較大之粒子污染隨後，進行由除去粒徑比較小之粒子污染的非接觸清洗之一連串清洗工序所構成的製程，但此時，為了連續地實施不同種類之清洗製程（不同種類之清洗工序），從整體來看需要清洗時間。但是，當為了使處理量提高而單純縮短處理時間時，反而也有粒子污染之除去率降低的顧慮。 此外，例如在使用鈰土等之微細研磨漿液實施研磨工序後的基板上，殘留有比較不易除去之微細研磨屑等的異物，此外，因為處理對象之基板本身表面也未必使用同樣性狀之物品，所以基板研磨後之清洗技術也有所要求要應用比過去還高度之清洗技術。 況且，在清洗工序整體之處理工序複雜化中，為了達成指定之清洗品質，整體所需之清洗處理時間會有延長的顧慮，但這一點從處理量的觀點而言並不適宜。
希望提供一種可提高清洗液在基板上之置換效率的清洗裝置及清洗方法。此外，希望提供一種清洗裝置及清洗方法，在實施基板清洗製程時，可實現提高處理量並且達成比過去還有所改善的粒子污染除去性能之清洗工序。此外，希望提供一種清洗裝置及清洗方法，在整體基板表面改善了微小粒子等之除去能力。
本發明一個樣態之清洗裝置具備： 基板旋轉機構，其係保持基板，將前述基板之中心軸作為旋轉軸而使前述基板旋轉； 第一單管噴嘴，其係朝向保持於前述基板旋轉機構之前述基板上面吐出第一清洗液；及 第二單管噴嘴，其係有別於前述第一單管噴嘴，朝向保持於前述基板旋轉機構之前述基板上面吐出第二清洗液； 前述第一單管噴嘴及前述第二單管噴嘴係相互配置成前述第二單管噴嘴在比前述第一清洗液之滴落位置從前述基板中心離開的位置中，朝向前述基板之旋轉方向的順方向吐出前述第二清洗液，來產生前述第一清洗液滴落後在前述基板上面之液流，與前述第二清洗液滴落後在前述基板上面之液流的調和部分。
本發明一個樣態之清洗方法，其係包含： 將基板之中心軸作為旋轉軸，而使前述基板旋轉之步驟； 從第一單管噴嘴朝向前述基板之上面吐出第一清洗液之步驟；及 從有別於前述第一單管噴嘴之第二單管噴嘴朝向前述基板的上面吐出第二清洗液之步驟； 吐出前述第二清洗液之步驟中，係前述第二單管噴嘴在比前述第一清洗液之滴落位置從前述基板中心離開的位置中，朝向前述基板之旋轉方向的順方向吐出前述第二清洗液，來產生前述第一清洗液滴落後在前述基板上面之液流，與前述第二清洗液滴落後在前述基板上面之液流的調和部分。
實施形態之第一樣態的清洗裝置具備： 基板旋轉機構，其係保持基板，將前述基板之中心軸作為旋轉軸而使前述基板旋轉； 第一單管噴嘴，其係朝向保持於前述基板旋轉機構之前述基板上面吐出第一清洗液；及 第二單管噴嘴，其係有別於前述第一單管噴嘴，朝向保持於前述基板旋轉機構之前述基板上面吐出第二清洗液； 前述第一單管噴嘴及前述第二單管噴嘴係相互配置成前述第二單管噴嘴在比前述第一清洗液之滴落位置從前述基板中心離開的位置中，朝向前述基板之旋轉方向的順方向吐出前述第二清洗液，來產生前述第一清洗液滴落後在前述基板上面之液流，與前述第二清洗液滴落後在前述基板上面之液流的調和部分。
根據本案發明人等之實際檢驗，藉由此種樣態，比使用其他種類之噴嘴時，不論基板之旋轉速度為何，皆可提高清洗液在基板上之置換效率。藉此，比過去使用噴嘴之淋浴清洗，往基板上面之供液效率與基板表面之粒子除去率可一併提高，而可達成基板清洗工序中之清洗性提高與處理量提高兩者。
實施形態之第二樣態的清洗裝置如第一樣態之清洗裝置， 其中從前述第一單管噴嘴吐出之前述第一清洗液的流量，比從前述第二單管噴嘴吐出之前述第二清洗液的流量大。
根據本案發明人等之實際檢驗，藉由此種樣態，可進一步提高清洗液在基板上之置換效率。
實施形態之第三樣態的清洗裝置如第二樣態之清洗裝置， 其中前述第一單管噴嘴之直徑比前述第二單管噴嘴的直徑大。
實施形態之第四樣態的清洗裝置如第一至第三中任何一個樣態之清洗裝置， 其中係同時進行藉由前述第一單管噴嘴吐出前述第一清洗液、與藉由前述第二單管噴嘴吐出前述第二清洗液。
實施形態之第五樣態的清洗裝置如第一至第四中任何一個樣態之清洗裝置， 其中前述第一清洗液及前述第二清洗液係水或藥劑。
實施形態之第六樣態的清洗裝置如第一至第五中任何一個樣態之清洗裝置， 其中前述第一單管噴嘴係吐出前述第一清洗液，讓前述第一清洗液滴落於前述基板中心前面，滴落後之前述第一清洗液在前述基板上面的液流通過前述基板中心。
實施形態之第七樣態的清洗裝置如第一至第六中任何一個樣態之清洗裝置， 其中從前述基板中心至前述第二清洗液滴落位置之距離，比前述基板之半徑的4分之1長。
實施形態之第八樣態的清洗裝置如第七樣態之清洗裝置， 其中從前述基板中心至前述第二清洗液滴落位置為止之距離，比前述基板之半徑的3分之1長。
實施形態之第九樣態的清洗裝置如第一至第八中任何一個樣態之清洗裝置， 其中從前述第一單管噴嘴吐出而滴落於前述基板上面為止之液流，與前述基板上面之間的角度係15°～75°。
實施形態之第十樣態的清洗裝置如第一至第九中任何一個樣態之清洗裝置， 其中從前述第二單管噴嘴吐出而滴落於前述基板上面為止之液流，與前述基板上面之間的角度係15°～75°。
實施形態之第十一樣態的清洗裝置如第一至第十中任何一個樣態之清洗裝置， 其中前述第二單管噴嘴數係2以上。
實施形態之第十二樣態的清洗方法，其係包含： 將基板之中心軸作為旋轉軸，而使前述基板旋轉之步驟； 從第一單管噴嘴朝向前述基板之上面吐出第一清洗液之步驟；及 從有別於前述第一單管噴嘴之第二單管噴嘴朝向前述基板的上面吐出第二清洗液之步驟； 吐出前述第二清洗液之步驟中，係前述第二單管噴嘴在比前述第一清洗液之滴落位置從前述基板中心離開的位置中，朝向前述基板之旋轉方向的順方向吐出前述第二清洗液，來產生前述第一清洗液滴落後在前述基板上面之液流，與前述第二清洗液滴落後在前述基板上面之液流的調和部分。
以下，參照附圖詳細說明實施形態之具體例。另外，以下之說明及以下說明時使用之圖式，就可相同構成之部分使用相同符號，並且省略重複之說明。此外，只要沒有特別說明，所謂「上」，係指將基板作為起點，而清洗噴嘴等之清洗具存在的方向，所謂「下」，係指與其相反方向。另外，對基板之兩面而清洗噴嘴等之清洗具存在時，係將特定清洗噴嘴等存在之方向作為「上」，所謂「下」係指其相反方向。此外，關於清洗噴嘴及構成其之構成物，所謂「上面」及「表面」，係指特定之清洗噴嘴對基板供給液體之側的面。
圖1係顯示具備一種實施形態之清洗裝置的基板處理裝置（亦稱為研磨裝置）1之整體構成俯視圖。
如圖1所示，基板處理裝置1具有：概略矩形狀之機架10；及裝載貯存複數個晶圓W（參照圖2等）之基板匣盒（無圖示）的裝載埠12。裝載埠12鄰接於機架10而配置。裝載埠12中可搭載開放式匣盒、SMIF（晶舟承載(Standard Manufacturing Interface)盒（Pod）或FOUP（前開式晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod)）。SMIF盒及FOUP係在內部收容基板匣盒，以分隔壁包覆的方式，可保持與外部空間獨立之環境的密閉容器。晶圓W例如可舉出半導體晶圓等。
在機架10之內部收容有：複數個（圖1所示之樣態係4個）研磨單元14a～14d；清洗研磨後之晶圓W的第一清洗單元16及第二清洗單元18；及使清洗後之晶圓W乾燥的乾燥單元20。研磨單元14a～14d沿著機架10之長度方向排列，清洗單元16、18及乾燥單元20亦沿著機架10之長度方向排列。
在由裝載埠12、位於裝載埠12側之研磨單元14a、及乾燥單元20所包圍之區域中配置有第一搬送機器人22。此外，在排列有研磨單元14a～14d之區域、與排列有清洗單元16、18及乾燥單元20的區域之間，與機架10之長度方向平行地配置有搬送單元24。第一搬送機器人22從裝載埠12接收研磨前之晶圓W，而送交搬送單元24，或是從搬送單元24接收從乾燥單元20取出之乾燥後的晶圓W。
在第一清洗單元16與第二清洗單元18之間配置有在第一清洗單元16與第二清洗單元18之間進行晶圓W收送的第二搬送機器人26。此外，在第二清洗單元18與乾燥單元20之間配置有在第二清洗單元18與乾燥單元20之間進行晶圓W收送的第三搬送機器人28。
再者，基板處理裝置1中設有控制各設備14a～14d、16、18、22、24、26、28之動作的控制裝置30。作為控制裝置30，例如使用可程式邏輯控制器（PLC）。圖1所示之樣態係將控制裝置30配置於機架10的內部，但不限於此，亦可將控制裝置30配置於機架10的外部。
圖1所示之例中，使用在清洗液存在下，使在水平方向延伸之滾筒清洗構件接觸晶圓W表面，一邊使滾筒清洗構件自轉，一邊摩擦清洗晶圓W表面之滾筒清洗裝置，作為第一清洗單元16，且使用在清洗液存在下，使在鉛直方向延伸之圓柱狀的筆形清洗構件接觸晶圓W表面，一邊使筆形清洗構件自轉，一邊朝向與晶圓W表面平行之一個方向移動，來摩擦清洗晶圓W表面之筆形清洗裝置，作為第二清洗單元18。此外，使用朝向旋轉之晶圓W，從在與晶圓W表面平行之一個方向移動的噴射噴嘴噴出異丙醇（IPA）蒸氣而使晶圓W乾燥，進一步使晶圓W高速旋轉，並藉由離心力使晶圓W乾燥的自旋乾燥裝置，作為乾燥單元20。
另外，本例之第一清洗單元16係使用滾筒清洗裝置，但第一清洗單元16亦可使用與第二清洗單元18同樣之筆形清洗裝置，亦可使用在清洗液存在下，使具有在鉛直方向延伸之旋轉軸線的拋光清洗研磨構件接觸晶圓W表面，一邊使拋光清洗研磨構件自轉，一邊朝向與晶圓W表面平行之一個方向移動，來摩擦清洗研磨晶圓W表面之拋光研磨清洗裝置，亦可使用藉由雙流體噴射清洗晶圓W表面之雙流體噴射清洗裝置。此外，本例中係使用筆形清洗裝置作為第二清洗單元18，但作為第二清洗單元18亦可使用與第一清洗單元16同樣之滾筒清洗裝置，亦可使用拋光研磨清洗裝置，亦可使用雙流體噴射清洗裝置。
清洗液包含：純水（DIW）等沖洗液、氨過氧化氫（SC1）、鹽酸過氧化氫（SC2）、硫酸過氧化氫（SPM）、硫酸加水、氟酸等藥劑。本實施形態只要沒有特別事先說明，清洗液係指沖洗液或藥劑之任何一種。
一種實施形態之清洗裝置40（參照圖2）亦可適用於第一清洗單元16、第二清洗單元18，亦可適用於滾筒清洗裝置、筆形清洗裝置、拋光研磨清洗裝置、雙流體噴射清洗裝置。
以下，說明適用於在第一清洗單元16及第二清洗單元18中之刷洗的樣態，作為一種實施形態之清洗裝置40的具體適用例。刷洗時，第一清洗單元16中之滾筒清洗構件及第二清洗單元18中之筆形清洗構件從基板上方退開。這是為了避免附著於滾筒清洗構件及筆形清洗構件等之構件的粒子及藥劑在刷洗時掉落到基板上而污染基板。
圖2係顯示一種實施形態之清洗裝置40中的基板W與第一單管噴嘴41及第二單管噴嘴42之位置關係的俯視圖。另外，本說明書中，所謂「噴霧噴嘴」，係指具有多數個供給口，讓清洗液空間性擴大地吐出的噴嘴，所謂「單管噴嘴」，係指與噴霧噴嘴不同，具有單一供給口，讓清洗液比較直線地從供給口射出的噴嘴。
如圖2所示，清洗裝置40具備：基板旋轉機構70（參照圖13）；朝向保持於基板旋轉機構70之基板W上面而吐出第一清洗液的第一單管噴嘴41；及有別於第一單管噴嘴41，朝向保持於基板旋轉機構70之基板W上面而吐出第二清洗液的第二單管噴嘴42。
圖13係顯示基板旋轉機構70之構成的側視圖。如圖13所示，基板旋轉機構70具有：水平地保持基板W之基板保持機構71；及經由基板保持機構71使基板W繞其中心軸旋轉之馬達（旋轉機構）72。另外，亦可採用配置成對包含軸中心之直線左右對稱且具有連通於真空源之複數個真空卡盤孔的無圖示之基板平板（Plate）作為基板旋轉機構70。
基板W將表面朝上而保持於基板保持機構71。當基板保持機構71保持基板W而旋轉時，基板W將其中心軸（通過中心O而垂直於基板W表面之軸）作為旋轉軸而旋轉。圖2所示之例，基板W從上方觀看係順時鐘旋轉，但基板W之旋轉方向並非限定於此者，亦可從上方觀看為逆時鐘旋轉。
如圖2所示，第一單管噴嘴41及第二單管噴嘴42在基板W之上方，且從基板W之上部空間的外側朝向基板W表面（上面）吐出清洗液。亦即，第一單管噴嘴41及第二單管噴嘴42對基板W之上面係從斜上方供給清洗液。藉由第一單管噴嘴41吐出第一清洗液與藉由第二單管噴嘴42吐出第二清洗液亦可同時進行。
一種實施形態中，從第一單管噴嘴41吐出之第一清洗液的流量，可比從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液的流量大。因而，如圖14所示，在連結第一清洗液之藥劑供給源51與第一單管噴嘴41的配管上，設置可調整開度之第一閥門51a與第一流量計51b，並且在連結第二清洗液之藥劑供給源52與第二單管噴嘴42的配管上，設置可調整開度的第二閥門52a與第二流量計52b。再者，控制裝置30接收來自第一流量計51b及第二流量計52b之流量訊號，藉由分別對第一閥門51a及第二閥門52a在實施清洗處理的作業中傳送開度調整訊號，來反饋控制第一閥門51a及第二閥門52a的開度，來成為預設之流量範圍。結果，從第一單管噴嘴41吐出之第一清洗液的流量可比從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液的流量大。
第一單管噴嘴41之位置、吐出方向、口徑、及流速，係設計成讓從第一單管噴嘴41吐出之第一清洗液滿足以下條件。首先，如圖1所示，從第一單管噴嘴41吐出之第一清洗液在基板W上面的滴落位置A為從基板W之中心O離開距離Ra的位置，而非基板W的中心O。從平面觀看，係決定第一單管噴嘴41的方向讓連結第一單管噴嘴41與滴落位置A之線上有基板W的中心O。亦即，從平面觀看，第一單管噴嘴41係朝向基板W之中心O吐出第一清洗液，但其滴落位置A是從基板W之中心O向前距離Ra的位置。
圖3係顯示基板W與第一單管噴嘴41之位置關係的側視圖。圖3顯示包含從第一單管噴嘴41吐出至滴落於基板W上面之第一清洗液的液流之鉛直面。如圖3所示，從第一單管噴嘴41吐出至滴落於基板W上面之第一清洗液的液流與基板W上面之間的角度（入射角）α設定成15°～75°，宜設定成30～60°。如此，由於第一單管噴嘴41係對基板W之上面從斜上方供給第一清洗液，因此第一清洗液之液流是沿著基板W之平面方向的方向流動，具體而言，係朝向基板W之中心O的方向流動而滴落於基板W的上面。如此，第一清洗液藉由該液流朝向基板W之中心O的方向流動之慣性，於滴落後仍在朝向基板W之中心O的方向流動。
如上述，由於基板W旋轉，因此滴落於基板W表面之第一清洗液受該旋轉之離心力而會朝向基板W外側流動，但如圖2及圖3所示，由於本實施形態係滴落於基板W之中心O附近，在此般靠近中心O之位置並無大的離心力作用，此外，由於在滴落前已經朝向中心O流動，因此，藉由該慣性第一清洗液從平面觀看會形成在與第一單管噴嘴41之供給方向一致的方向直線狀進行之液束而在基板W表面流動。結果，滴落於基板W上面之第一清洗液會通過基板W的中心O。當第一清洗液通過基板W之中心O時，第一單管噴嘴41之供給方向的慣性力逐漸減弱，離心力隨著朝向外周而變大，因此會在基板W之旋轉方向描繪弧線，成為朝向外周部而流動之液流，朝向外周而寬度逐漸擴大，最後從基板W之外周部排出。
就上述第一清洗液在基板W表面上之舉動，較宜為滴落位置愈從基板W中心O離開，液流平行於基板W表面之成分愈大，因而宜縮小入射角α。此外，當基板W之旋轉速度過快時，由於液流中之慣性力輸給離心力，液流變得不通過基板W之中心O，因此不宜過度高速旋轉基板W，旋轉速度宜為1500rpm以下，更宜為1000rpm以下。
此外，第一單管噴嘴41之口徑係1～5mm時，流量應為500～2000ml／min。第一單管噴嘴41之口徑係5～10mm時，流量應為2000ml／min以上。此外，當滴落位置A從基板W之中心O的距離Ra過大時，如上述，為了讓滴落後之液流藉由慣性力而通過基板W中心必須增大其流速，因此宜為半徑R的3分之1以下。
如以上，從第一單管噴嘴41在基板W之上面供給第一清洗液，但係從斜上方向以比較低的入射角，而非從基板W之上方以大的入射角（例如90°）吐出至基板W之中心O，在平面觀看朝向中心O方向，吐出讓其滴落於中心O前方，由於滴落之第一清洗液係流動來通過基板W之中心O，因此即使在離心力小之基板W的中心O仍進行迅速的液體置換，防止第一清洗液在基板W中心部停滯。此外，基板W表面係銅等柔軟材料之層時，與入射角大時比較，亦可降低表面受到的損傷。
第二單管噴嘴42之位置、吐出方向、口徑、及流速，係設計成讓從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液滿足以下條件。首先，如圖1所示，從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液在基板W上面的滴落位置B，在比第一清洗液之滴落位置A從基板W的中心O離開的位置。亦即，第二清洗液之滴落位置B從基板W的中心O之距離Rb設定成比第一清洗液之滴落位置A從基板W的中心O之距離Ra長。從基板W之中心O至第二清洗液的滴落位置B之距離Rb宜比基板之半徑R的4分之1長，更宜比基板之半徑R的3分之1長。
如圖12所示，以第一單管噴嘴41之供給方向、及通過基板W之中心O而與其正交的方向，在基板W之俯視圖上製作座標系統時，從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液的滴落位置，相對於第一噴嘴之供給方向從基板W之中心O的延長線，亦可在基板旋轉方向之上游側90°的區域（圖12中係畫陰影線的區域）內。
再者，如圖1所示，第二單管噴嘴42係在比第一清洗液之滴落位置A從基板W之中心O離開的位置，朝向基板W之旋轉方向的順方向吐出第二清洗液，來形成第一清洗液滴落後在基板W上面之液流、與第二清洗液滴落後在基板W上面的液流調和之部分（註記符號C之一點鏈線所包圍的部分）。亦即，相互配置第一單管噴嘴41及第二單管噴嘴42，讓前述第二單管噴嘴在比第一清洗液之滴落位置從基板W的中心O離開之位置，朝向基板W之旋轉方向的順方向吐出第二清洗液，來產生第一清洗液滴落後在基板W上面之液流、與第二清洗液滴落後在基板W上面的液流調和部分。藉此，從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液滴落於基板W上面後，一邊與第一清洗液之液流一部分混合，一邊在基板W表面朝向外周擴大流動。此時，相對於過去般僅在中心供給液體時，當為了縮短使液體遍及整個基板之清洗時間而提高基板旋轉速度時，不在基板上形成具有厚度之液層而恐有無法獲得充分的清洗效果，本實施例中，第二單管噴嘴係比第一清洗液之滴落位置在從基板中心離開的位置，朝向基板之旋轉方向的順方向吐出第二清洗液，再者，由於有產生第一清洗液滴落後在基板上面之液流、與第二清洗液滴落後在前述基板上面的液流調和之部分，因此來自第二噴嘴並沿著基板之旋轉方向的液流對於來自第一噴嘴供給之液流碰撞，可期待在基板水平面內之液體的流動（往液膜區域之水平方向的移動）、或是具有厚度之液層中的液體在上下方向之流動，藉此可一邊提高清洗效果，一邊期待清洗液遍及整個基板。
另外，關於從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液，在滴落後不需要在基板W表面直線狀流動。因而，就從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液，只須設定其口徑、流速等之條件，讓其在旋轉之基板上，在滴落後立即會藉由作用之離心力朝向外周流動即可。但是，就入射角大時基板W表面會受到損傷方面，由於與第一單管噴嘴41之情況相同，因此就第二單管噴嘴42宜縮小其入射角。
圖4係顯示基板W與第二單管噴嘴42之位置關係的側視圖。圖4顯示包含從第二單管噴嘴42吐出至滴落於基板W上面為止之第二清洗液的液流之鉛直面。如圖4所示，從第二單管噴嘴42吐出至滴落於基板W上面為止之第二清洗液的液流與基板W上面之間的角度（入射角）α設定為15°～75°，宜設定為30°～60°。
根據本案發明人之實際檢驗，明瞭到如本實施形態，以第二單管噴嘴42在比第一清洗液之滴落位置A在從基板W之中心O離開的位置，朝向基板W之旋轉方向的順方向吐出第二清洗液的方式，來產生第一清洗液滴落後在基板W上面之液流、與第二清洗液滴落後在基板W上面的液流調和之部分，與使用其他種類之噴嘴時比較，不論基板W之旋轉速度為何，清洗液在基板W上面之置換效率提高。以提高清洗液之置換效率的方式，可在基板上面迅速供給清洗液，並可獲得有效沖走在基板上之液體及微小粒子的效果，還可能縮短清洗工序需要之時間。
從第一單管噴嘴41吐出之第一清洗液的流量宜比從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液的流量大。為了使從第一單管噴嘴41吐出之第一清洗液的流量，比從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液的流量大，亦可將第一單管噴嘴41的直徑做成比第二單管噴嘴42之直徑大，亦可使用流量控制器來分別調整供給至第一單管噴嘴41及第二單管噴嘴42之清洗液的流量。
根據本案發明人實施的檢驗，明瞭到如本實施形態，以將從第一單管噴嘴41吐出之第一清洗液的流量做成比從第二單管噴嘴42吐出之第二清洗液的流量大的方式，可進一步提高清洗液在基板W上面之置換效率。
其次，說明本實施形態之具體實施例。
（實施例1） 作為本實施形態之實施例1，首先，係一邊將基板之中心軸作為旋轉軸使基板旋轉，一邊以螢光塗料塗滿基板上面後，在基板上面照射光，並由高速攝影機開始拍攝其反射光（亦即，在基板上面之亮度值分布）。其次，從第一單管噴嘴（Φ1.0mm）吐出純水（DIW）來滴落於基板上面之中心前面，並且朝向基板之旋轉方向的順方向從有別於第一單管噴嘴之第二單管噴嘴（Φ1.0mm）亦吐出純水（DIW）來滴落於從基板上面之中心離開基板半徑的2分之1的位置，藉由純水（DIW）沖洗除去基板上面之螢光塗料。在此，從第一單管噴嘴及第二單管噴嘴吐出之純水（DIW）的合計流量係1000ml／min，第一單管噴嘴與第二單管噴嘴之流量比係1：1。而後，依據基板上面之亮度值分布隨時間的變化，算出基板上之螢光塗料藉由純水（DIW）的置換效率。具體而言，係從基板上面之亮度值分布計算亮度值小於25之區域的面積S1，並計算亮度值小於25之區域的面積S1對基板面積S0的比率，作為置換效率（置換效率＝S1／S0×100）。
（比較例1） 比較例1，首先，與實施例1同樣地一邊將基板之中心軸作為旋轉軸使基板旋轉，一邊以螢光塗料塗滿基板上面後，在基板上面照射光，並由高速攝影機開始拍攝其反射光（亦即，在基板上面之亮度值分布）。其次，從2個錐形噴嘴（從圓形狀之吐出口圓錐狀地噴霧液體的噴嘴）在基板上面吐出純水（DIW），藉由純水（DIW）沖洗除去基板上面之螢光塗料。在此，從2個錐形噴嘴吐出之純水（DIW）的合計流量係1000ml／min。而後，與實施例1同樣地，依據基板上面之亮度值分布隨時間的變化，算出基板上之螢光塗料藉由純水（DIW）的置換效率。亦即，比較例1與實施例1不同之處為從2個錐形噴嘴吐出純水（DIW）。
（比較例2） 比較例2，首先，與實施例1同樣地一邊將基板之中心軸作為旋轉軸使基板旋轉，一邊以螢光塗料塗滿基板上面後，在基板上面照射光，並由高速攝影機開始拍攝其反射光（亦即，在基板上面之亮度值分布）。其次，從1個單管噴嘴（Φ3.0mm）吐出純水（DIW）來滴落於基板上面之中心前面，藉由純水（DIW）沖洗除去基板上面之螢光塗料。在此，從1個單管噴嘴吐出之純水（DIW）的流量係1000ml／min。而後，與實施例1同樣地依據基板上面之亮度值分布隨時間的變化，算出基板上之螢光塗料藉由純水（DIW）的置換效率。亦即，比較例2與實施例1不同之處為從1個單管噴嘴吐出純水（DIW）。
（比較例3） 比較例3，首先，與實施例1同樣地一邊將基板之中心軸作為旋轉軸使基板旋轉，一邊以螢光塗料塗滿基板上面後，在基板上面照射光，並由高速攝影機開始拍攝其反射光（亦即，在基板上面之亮度值分布）。其次，從1個單管噴嘴（Φ1.0mm）吐出純水（DIW）來滴落於基板上面之中心前面，並且朝向基板之旋轉方向的順方向從1個扁平噴嘴（從縫隙狀之吐出口將液體扇狀地噴霧的噴嘴）亦吐出純水（DIW）來滴落於從基板上面之中心至外周，藉由純水（DIW）沖洗除去基板上面之螢光塗料。在此，從1個單管噴嘴及1個扁平噴嘴吐出之純水（DIW）的合計流量係1000ml／min。而後，與實施例1同樣地依據基板上面之亮度值分布隨時間的變化，算出基板上之螢光塗料藉由純水（DIW）的置換效率。亦即，比較例3與實施例1不同之處為從1個單管噴嘴及1個扁平噴嘴吐出純水（DIW）。
圖5顯示以150rpm使基板旋轉時開始吐出純水（DIW）0.5秒後及1.0秒後之亮度值分布，作為實施例1及比較例1～3以低旋轉速度的檢驗結果。此外，圖6顯示以150rpm使基板旋轉時開始吐出純水（DIW）0.5秒後及1.0秒後之置換效率，作為實施例1及比較例1～3以低旋轉速度的檢驗結果。
圖7顯示以400rpm使基板旋轉時開始吐出純水（DIW）0.5秒後及1.0秒後之亮度值分布，作為實施例1及比較例1～3以高旋轉速度的檢驗結果。此外，圖8顯示以400rpm使基板旋轉時開始吐出純水（DIW）0.5秒後及1.0秒後之置換效率，作為實施例1及比較例1～3以高旋轉速度的檢驗結果。
如圖5至圖7所示，實施例1中在基板之旋轉速度為150rpm時或400rpm時，皆獲得高的置換效率。因此，明瞭到以第二單管噴嘴在比第一清洗液之滴落位置在從基板之中心離開的位置朝向基板之旋轉方向的順方向吐出第二清洗液的方式，來產生第一清洗液滴落後在基板上面之液流、與第二清洗液滴落後在基板上面的液流調和之部分，與使用其他種類之噴嘴時比較，不論基板之旋轉速度為何，清洗液在基板W上面之置換效率提高。另外，本實施形態中「產生第一液流與第二液流調和之部分」，係理解為在形成一邊維持第一液體之液膜厚度，一邊維持液流之移動流且一邊在基板表面上流動作為整個液膜之第一液膜的狀態下，成為形成一邊維持第二液體之液膜厚度，一邊維持液流之移動方向且一邊在基板表面上流動作為整個液膜之第二液膜的狀態，又或者係形成此等液膜之至少一部分重複的狀態之狀態。
（實施例2） 本實施形態之實施例2，首先，與實施例1同樣地一邊將基板之中心軸作為旋轉軸使基板旋轉，一邊以螢光塗料塗滿基板上面後，在基板上面照射光，並由高速攝影機開始拍攝其反射光（亦即，在基板上面之亮度值分布）。其次，從第一單管噴嘴（Φ1.9mm）吐出純水（DIW）來滴落於基板上面之中心前面，並且朝向基板之旋轉方向的順方向從有別於第一單管噴嘴之第二單管噴嘴（Φ1.0mm）亦吐出純水（DIW）來滴落於從基板上面之中心離開基板半徑的2分之1的位置，藉由純水（DIW）沖洗除去基板上面之螢光塗料。在此，從第一單管噴嘴及第二單管噴嘴吐出之純水（DIW）的合計流量係1000ml／min，第一單管噴嘴與第二單管噴嘴之流量比約8：2。而後，與實施例1同樣地，依據基板上面之亮度值分布隨時間的變化，算出基板上之螢光塗料藉由純水（DIW）的置換效率。亦即，實施例2與實施例1不同之處為第一單管噴嘴之流量比第二單管噴嘴的流量大。
（比較例4） 比較例4，首先，與實施例1同樣地一邊將基板之中心軸作為旋轉軸使基板旋轉，一邊以螢光塗料塗滿基板上面後，在基板上面照射光，並由高速攝影機開始拍攝其反射光（亦即，在基板上面之亮度值分布）。其次，從第一單管噴嘴（Φ1.0mm）及第二單管噴嘴（Φ1.0mm）吐出純水（DIW）來滴落於基板上面之中心前面，藉由純水（DIW）沖洗除去基板上面之螢光塗料。在此，從第一單管噴嘴及第二單管噴嘴吐出之純水（DIW）的合計流量係1000ml／min，第一單管噴嘴與第二單管噴嘴之流量比係1：1。而後，與實施例1同樣地，依據基板上面之亮度值分布隨時間的變化，算出基板上之螢光塗料藉由純水（DIW）的置換效率。亦即，比較例4與實施例1不同之處為第二單管噴嘴亦與第一單管噴嘴同樣地朝向基板中心吐出純水（DIW）。
（比較例5） 比較例5，首先，與實施例1同樣地，一邊將基板之中心軸作為旋轉軸使基板旋轉，一邊以螢光塗料塗滿基板上面後，在基板上面照射光，並由高速攝影機開始拍攝其反射光（亦即，在基板上面之亮度值分布）。其次，從第一單管噴嘴（Φ1.0mm）吐出純水（DIW）來滴落於基板上面之中心前面，並且朝向基板之旋轉方向的反方向從有別於第一單管噴嘴之第二單管噴嘴（Φ1.0mm）亦吐出純水（DIW）來滴落於從基板上面之中心離開基板半徑的2分之1的位置，藉由純水（DIW）沖洗除去基板上面之螢光塗料。在此，從第一單管噴嘴及第二單管噴嘴吐出之純水（DIW）的合計流量係1000ml／min，第一單管噴嘴與第二單管噴嘴之流量比係1：1。而後，與實施例1同樣地，依據基板上面之亮度值分布隨時間的變化，算出基板上之螢光塗料藉由純水（DIW）的置換效率。亦即，比較例5與實施例1不同之處為第二單管噴嘴係朝向基板之旋轉方向的反方向吐出純水（DIW）。
圖9顯示以150rpm使基板旋轉時開始吐出純水（DIW）0.5秒後及1.0秒後之亮度值分布，作為實施例1～2及比較例4～5的檢驗結果。此外，圖10顯示以150rpm使基板旋轉時開始吐出純水（DIW）0.5秒後及1.0秒後之置換效率，作為實施例1～2及比較例4的檢驗結果。
如圖9及圖10所示，實施例2中，獲得比實施例1還高之置換效率。因此，明瞭到以將從第一單管噴嘴吐出之第一清洗液的流量做成比從第二單管噴嘴吐出之第二清洗液的流量大，可進一步提高清洗液在基板W上面之置換效率。
另外，圖2所示之實施形態中，第二單管噴嘴42數量係1個，但並非限定於此者，如圖11所示，第二單管噴嘴42a、42b之數量亦可係2個以上。此時，為了進一步提高清洗液之置換效率，流量宜越朝向基板中心O之位置吐出的清洗液而增大。亦即，從第一單管噴嘴41吐出之第一清洗液的流量宜比從中心側之第二單管噴嘴42a吐出的第二清洗液之流量大，且比從外周側之第二單管噴嘴42b吐出的第二清洗液之流量大。此外，從中心側之第二單管噴嘴42a吐出的第二清洗液之流量，宜比從外周側之第二單管噴嘴42b吐出的第二清洗液之流量大。
上述係將基板上之螢光塗料判斷為殘留於基板上的液體（包含粒子等之污染的液體，或是包含藥劑成分之液體），藉由以各種噴嘴形態供給純水，而藉由實驗確定純水之置換效率。但是，即使使用上述實施形態之噴嘴在基板上供給藥劑等時，可說仍可在短時間比過去有效使清洗液遍及到整個基板表面。藉此，可使殘留於整個基板表面之微小粒子的除去效果（或是，換言之，除去能力）改善或提高。
以上，係藉由例示說明實施形態及修改例，不過本技術之範圍並非限定於此等者，在申請專利範圍所記載之範圍內可依目的而變更、修改。此外，各種實施形態及修改例在不使處理內容發生矛盾的範圍內可適切組合。
1:基板處理裝置 10:機架 12:裝載埠 14a～14d:研磨單元 16:第一清洗單元 18:第二清洗單元 20:乾燥單元 22:第一搬送機器人 24:搬送單元 26:第二搬送機器人 28:第三搬送機器人 30:控制裝置 40:清洗裝置 41:第一單管噴嘴 42,42a,42b:第二單管噴嘴 51:第一清洗液之藥劑供給源 51a:第一閥門 51b:第一流量計 52:第二清洗液之藥劑供給源 52a:第二閥門 52b:第二流量計 70:基板旋轉機構 71:基板保持機構 72:馬達 A,B:滴落位置 O:中心 Ra,Rb:距離 W:晶圓、基板
圖1係顯示具備一種實施形態之清洗裝置的基板處理裝置之整體構成俯視圖。 圖2係顯示一種實施形態之清洗裝置中的基板與第一單管噴嘴及第二單管噴嘴之位置關係的俯視圖。 圖3係顯示一種實施形態之清洗裝置中的基板與第一單管噴嘴之位置關係的側視圖。 圖4係顯示一種實施形態之清洗裝置中的基板與第二單管噴嘴之位置關係的側視圖。 圖5係顯示實施例及比較例之檢驗結果（亮度值分布）的圖。 圖6係顯示實施例及比較例之檢驗結果（置換效率）的曲線圖。 圖7係顯示實施例及比較例之檢驗結果（亮度值分布）的圖。 圖8係顯示實施例及比較例之檢驗結果（置換效率）的曲線圖。 圖9係顯示實施例及比較例之檢驗結果（亮度值分布）的圖。 圖10係顯示實施例及比較例之檢驗結果（置換效率）的曲線圖。 圖11係顯示一種實施形態之一種修改的清洗裝置中之基板與第一單管噴嘴及第二單管噴嘴的位置關係之俯視圖。 圖12係用於說明從第二單管噴嘴吐出之第二清洗液的滴落位置之一例的圖。 圖13係顯示一種實施形態之清洗裝置中的基板旋轉機構之構成的側視圖。 圖14係顯示一種實施形態之清洗裝置中的流量調整機構之構成的示意圖。
40:清洗裝置
41:第一單管噴嘴
42:第二單管噴嘴
A、B:滴落位置
O:中心
Ra、Rb:距離
W:晶圓、基板

Claims (12)

  1. 一種清洗裝置，其特徵為具備： 基板旋轉機構，其係保持基板，將前述基板之中心軸作為旋轉軸而使前述基板旋轉； 第一單管噴嘴，其係朝向保持於前述基板旋轉機構之前述基板上面吐出第一清洗液；及 第二單管噴嘴，其係有別於前述第一單管噴嘴，朝向保持於前述基板旋轉機構之前述基板上面吐出第二清洗液； 前述第一單管噴嘴及前述第二單管噴嘴係相互配置成前述第二單管噴嘴在比前述第一清洗液之滴落位置從前述基板中心離開的位置中，朝向前述基板之旋轉方向的順方向吐出前述第二清洗液，來產生前述第一清洗液滴落後在前述基板上面之液流，與前述第二清洗液滴落後在前述基板上面之液流的調和部分。
  2. 如請求項1之清洗裝置，其中從前述第一單管噴嘴吐出之前述第一清洗液的流量，比從前述第二單管噴嘴吐出之前述第二清洗液的流量大。
  3. 如請求項2之清洗裝置，其中前述第一單管噴嘴之直徑比前述第二單管噴嘴的直徑大。
  4. 如請求項1至3中任一項之清洗裝置，其中係同時進行藉由前述第一單管噴嘴吐出前述第一清洗液、與藉由前述第二單管噴嘴吐出前述第二清洗液。
  5. 如請求項1至4中任一項之清洗裝置，其中前述第一清洗液及前述第二清洗液係水或藥劑。
  6. 如請求項1至5中任一項之清洗裝置，其中前述第一單管噴嘴係吐出前述第一清洗液讓前述第一清洗液滴落於前述基板中心前面，滴落後之前述第一清洗液在前述基板上面的液流通過前述基板中心。
  7. 如請求項1至6中任一項之清洗裝置，其中從前述基板中心至前述第二清洗液滴落位置為止之距離，比前述基板之半徑的4分之1長。
  8. 如請求項7之清洗裝置，其中從前述基板中心至前述第二清洗液滴落位置為止之距離，比前述基板之半徑的3分之1長。
  9. 如請求項1至8中任一項之清洗裝置，其中從前述第一單管噴嘴吐出而滴落於前述基板上面為止之液流，與前述基板上面之間的角度係15°～75°。
  10. 如請求項1至9中任一項之清洗裝置，其中從前述第二單管噴嘴吐出而滴落於前述基板上面為止之液流，與前述基板上面之間的角度係15°～75°。
  11. 如請求項1至10中任一項之清洗裝置，其中前述第二單管噴嘴數係2以上。
  12. 一種清洗方法，其係包含： 將基板之中心軸作為旋轉軸，而使前述基板旋轉之步驟； 從第一單管噴嘴朝向前述基板之上面吐出第一清洗液之步驟；及 從有別於前述第一單管噴嘴之第二單管噴嘴朝向前述基板的上面吐出第二清洗液之步驟； 吐出前述第二清洗液之步驟中，係前述第二單管噴嘴在比前述第一清洗液之滴落位置從前述基板中心離開的位置中，朝向前述基板之旋轉方向的順方向吐出前述第二清洗液，來產生前述第一清洗液滴落後在前述基板上面之液流，與前述第二清洗液滴落後在前述基板上面之液流的調和部分。
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