TWI555586B - Ultrasonic cleaning device and cleaning method - Google Patents

Description

超音波清洗裝置及清洗方法

本發明是關於將以半導體晶圓為首的半導體零件等的被清洗物浸漬於藥液或純水等之中，並照射超音波而清洗的清洗方法及超音波清洗裝置。

在半導體晶圓的清洗中，為了有效地除去晶圓表面的微粒，一般會併用超音波清洗。此超音波清洗是依據附著微粒的種類、晶圓的狀態及清洗後的品質等，來決定頻率、輸出、超音波控制、超音波清洗槽、清洗時間等。最近，為了進行更微小的微粒的除去且不對晶圓表面造成損傷，以1MHz這樣的高頻率(即所謂的「超音波」)來進行超音波清洗的情況很多。然而，由於超音波為高頻，故指向性強，因而清洗槽內的治具等的死角部份會殘留有未清洗乾淨的部分，因而會發生由此種情況所導致的清洗不均的問題。因此，藉由設置複數個超音波處理槽，並使治具等的位置錯開來謀求解決清洗不均的問題。

又，在上述超音波清洗中，作為超音波振動板，主要使用不銹鋼板。然而，若不銹鋼板直接接觸清洗中的清洗液，則金屬離子會由不銹鋼板溶出，而有由於此金屬離子而使晶圓和清洗槽等被污染的問題。因此，使用一種照射超音 波的方法，該方法將外槽(裝入清洗液之清洗槽及其底面配置於其內部)作成二層構造，並在外槽底面設置超音波振動子，且裝入用以傳播超音波的傳播水(傳播介質)，經由傳播水間接地對以石英玻璃等製作而成的清洗槽中的被清洗物照射超音波。

[先前技術文獻] (專利文獻)

專利文獻1：日本特開平3-222419號公報

專利文獻2：日本特開2007-44662號公報

在外槽的傳播水中，會由於所傳播的超音波振動而在水中產生氣泡。於是，此氣泡會附著在清洗槽底面，而發生妨害超音波往清洗槽內傳播的問題。因此，揭示了一種方法，該方法藉由使清洗槽的底面傾斜，而使附著於清洗槽底面的氣泡沿著傾斜面上升來使氣泡不會留在底面(專利文獻1、2)。

然而，例如第2圖所示的裝置，在使清洗槽1’的底面右側變深而具有傾斜時，自安裝於外槽2’上的振動板3’振盪發出的超音波(箭頭)會分為通過清洗槽1’的底面的超音波與反射的超音波。在清洗槽1’的底面反射的超音波會在傳播水4’中傳播，然後在外槽2’的底面反射，再分為通過清洗槽1’的底面的超音波與反射的超音波。由於重覆這些現象，槽內的左側的超音波會比右側的超音波強，因而槽內的超音 波的強度會發生不均，結果發生晶圓W的清洗不均。特別是，在具有如第3圖所示的2個清洗槽(101a、101b)的超音波清洗裝置中清洗晶圓W時，若載持於載持具之晶圓W的朝向相同，則在全部的槽中，左右兩邊的超音波強度不均會變得一致，而在清洗後的晶圓W上發生強烈的清洗不均。

本發明是有鑑於上述問題點而完成，針對藉由超音波清洗所實行的晶圓清洗，其目的在於解決晶圓的清洗不均的問題。

為了解決上述問題，本發明提供一種清洗方法，是使用在底面具有傾斜之清洗槽來進行被清洗物的超音波清洗的清洗方法，其中，使用複數個前述清洗槽，並使該複數個清洗槽的底面的傾斜方向在每個相鄰的清洗槽改變，來清洗前述被清洗物。

若是如此地將複數個清洗槽的底面的傾斜方向在每個相鄰清洗槽改變的清洗方法，則各個清洗槽中的超音波強的位置與弱的位置可變換，而補全清洗效果高的區域，作為清洗流程，可解決被清洗物特別是晶圓的清洗不均。

此時，較佳是將前述底面的傾斜方向在相鄰清洗槽之間設為前後對稱或左右對稱。

若是使用這種清洗槽的清洗方法，則可更有效地解決清洗不均。

又，本發明提供一種超音波清洗裝置，其具備在底面具有傾斜之清洗槽、將該清洗槽的底面配置於內部之外 槽、及安裝於該外槽上的振動板，其中，該超音波清洗裝置具備複數個前述清洗槽，該複數個清洗槽的底面的傾斜方向在每個相鄰的清洗槽不同。

若是一種超音波清洗裝置，其具備如此地使複數個清洗槽的底面的傾斜方向在每個相鄰的槽不同，則各個清洗槽中的超音波強的位置與弱的位置可變換，而補全清洗效果高的區域，其結果，可解決被清洗物特別是晶圓的清洗不均。

其中，作為前述複數個清洗槽，較佳是具備前述底面的傾斜方向在相鄰清洗槽之間為前後對稱或左右對稱者。

若是具備這種清洗槽之清洗裝置，則可更有效地解決清洗不均。

藉由使用本發明的清洗裝置及超音波清洗裝置來清洗被清洗物特別是晶圓，即使是具有指向性的超音波，藉由變換各個清洗槽中的超音波強的位置與弱的位置來補全清洗效果高的區域，作為清洗流程，可解決晶圓的清洗不均。其結果，可將晶圓全面均勻地清洗。

1a、1b、1’‧‧‧清洗槽

2a、2b、102a、102b、202a、202b、2’‧‧‧外槽

3a、3b、103a、103b、203a、203b、3’‧‧‧振動板

4、4’‧‧‧傳播水

W‧‧‧晶圓

第1圖是顯示本發明的超音波清洗裝置的一例(實施例)的概略圖。

第2圖是顯示一般的超音波清洗裝置的1單元的一例的概略圖。

第3圖是顯示在比較例1中所使用的超音波清洗裝置的概略圖。圖中的102a、102b、103a、103b表示分別與第1圖 的2a、2b、3a、3b相同者。

第4圖是顯示在比較例2中所使用的超音波清洗裝置的概略圖。圖中的202a、202b、203a、203b表示分別與第1圖的2a、2b、3a、3b相同者。

第5圖是在實施例中進行清洗後的晶圓的微粒分佈圖。

第6圖是在比較例1中進行清洗後的晶圓的微粒分佈圖。

第7圖是在比較例2中進行清洗後的晶圓的微粒分佈圖。

本案發明人針對被清洗物的藉由超音波清洗所實行的清洗方法，該清洗方法使用底面具有傾斜之清洗槽，進行專心檢討的結果，發現若是使用複數個上述清洗槽且改變在相鄰槽之間的底面的傾斜方向的清洗方法，則會補全在清洗槽中的清洗效果高的區域，作為清洗流程，可解決晶圓的清洗不均，而完成本發明。

以下，參照圖式來說明本發明。

作為實施上述方法的裝置，可例示第1圖所示的超音波清洗裝置。

第1圖所示的超音波清洗裝置是以如第2圖所示的裝置作為1單元，將2個單元以清洗槽的底面的傾斜方向不同的方式來配置而成者，其具備在底面具有傾斜之清洗槽(1a、1b)、將清洗槽(1a、1b)的底面配置於內部之外槽(2a、2b)、及安裝在外槽(2a、2b)上的振動板(3a、3b)，而以2個清洗槽(1a、1b)的底面的傾斜方向成為相反的方式來配置。

清洗槽(1a、1b)是充填有後述的清洗液，並將晶圓W浸漬於清洗液中來進行超音波清洗者。作為這種清洗槽 (1a、1b)的形狀，若為在底面具有傾斜而使在外槽(2a、2b)中的傳播水(傳播介質)4中所產生的氣泡會沿著傾斜而上昇者則無特別限定，側面為長方體形或圓柱形皆可。又，材質並無特別限定，例如可使用石英玻璃製品。

作為可用於本發明的清洗液，並無特別限定，例如可為純水、氨水與雙氧水與純水之混合水溶液、四甲基銨水溶液與雙氧水之混合水溶液、及氫氧化鈉水溶液與雙氧水之混合水溶液中的任一者。這種清洗液特別可合適地用於研磨後的矽晶圓等的清洗。

又，清洗液的溫度並無特別限定而可適當設定。例如在氨水與雙氧水與純水之混合水溶液的情況，作為提高清洗效果同時防止清洗後的晶圓表面粗糙度變大的溫度，可為30℃以上。

外槽(2a、2b)可例示將清洗槽(1a、1b)的底面配置於內部並安裝有振動板(3a、3b)，且充滿了用以傳播超音波的傳播水4者。在上述這種超音波清洗裝置中，由於是將晶圓W經由清洗槽(1a、1b)來清洗，不用擔心來自於外槽(2a、2b)的金屬離子等所致的晶圓污染，故外槽(2a、2b)的材質可為不銹鋼。

振動板(3a、3b)例如可設為被施加高頻電壓而藉由超音波振盪器來驅動者。這種振動板(3a、3b)的種類、材質、形狀等並無特別限定，例如可為壓電振動子等與習知相同者。

使用超音波振盪器時，可將超音波振盪器分別連接 至振動板(3a、3b)，施加高頻來使振動板(3a、3b)振盪。

在本發明中，用於清洗的超音波可為1MHz以上的高頻(即所謂超音波)。

在上述中，雖然使用第1圖所顯示的超音波清洗裝置來進行說明，但在本發明的清洗方法及超音波清洗裝置中，對應所需求的潔淨度和晶圓的種類等，可具有3個以上清洗槽，亦可使用將2個以上的複數個單元以相鄰清洗槽的底面的傾斜方向不同的方式來配置者。

在本發明中，是以相鄰清洗槽的底面的傾斜方向不同的方式來配置。藉此，可使各清洗槽的超音波強的位置與弱的位置，亦即強度不均為不同部位，即使載持於載持具上而被清洗的晶圓朝向相同，藉由將晶圓連續浸漬，可補全清洗效果高的區域，而解決晶圓的清洗不均。

更且，藉由將相鄰清洗槽的底面的傾斜方向設為前後對稱或左右對稱，超音波的強度不均在每個相鄰槽成為對稱位置，可更有效地解決清洗不均，其結果，可將晶圓全面均勻地清洗。

[實施例]

以下，顯示實施例及比較例來更具體地說明本發明，但本發明並未被限定於此。

(實施例)

使用2槽的SC1清洗槽(1a、1b)，將鏡面研磨後的直徑300mm的矽晶圓W，以各槽3分鐘合計6分鐘來進行藉由SC1所實行的超音波清洗，其後利用純水進行沖洗後加以乾 燥。此時所使用的SC1清洗液是將氨水(28wt%)、雙氧水(30wt%)、水的混合比設為1：1：10。又，將清洗液的溫度設為50℃。作為2槽中的清洗槽的第1槽，使用一種使右側變深而底面為傾斜形狀之石英玻璃製品(1a)，作為第2槽，使用一種使左側變深而底面為傾斜形狀之石英玻璃製品(1b)(第1圖)。以晶圓表面檢查裝置(KLA-Tencor製的SP2(商品名稱))測定清洗後的晶圓的微粒(Light Point Defect，LPD)數(≧37nm)。將所測定的微粒分佈圖(particle map)顯示於第5圖中。可知LPD數為24個，且如第5圖所示，晶圓全面均勻地清洗。由於第1槽是清洗槽的底面的傾斜為右側變深的形狀，故可使晶圓左側的微粒除去效果高，由於第2槽是清洗槽的底面的傾斜為與第1槽相反的左側變深的形狀，故可使晶圓右側的微粒除去效果高。因此，可補全在第1槽及第2槽中的超音波的清洗效果高的區域，而可將晶圓全面均勻地清洗。

(比較例1)

除了使用2槽皆為使右側變深而底面為傾斜形狀者(101a、101b)來作為清洗槽(第3圖)，其它以與實施例1相同條件來進行清洗。將所測定的微粒分佈圖顯示於第6圖中。可知LPD數為77個，且如第6圖所示，微粒集中殘留於晶圓右側。由於清洗槽的底面的傾斜是2槽皆為右側變深的形狀，而在傳播槽(外槽)內，超音波的一部分會在清洗槽底面及傳播槽底面反射，故清洗槽左側的超音波會變強。因此，清洗槽內的晶圓也是左側比右側的超音波效果強，故晶 圓左側的微粒會被除去，相較於此，右側的微粒則未完全除去而殘留。

(比較例2)

除了使用2槽皆為使左側變深而底面為傾斜形狀者(201a、201b)來作為清洗槽(第4圖)，其它以與實施例1相同條件來進行清洗。將所測定的微粒分佈圖顯示於第7圖中。可知LPD數為169個，且如第7圖所示，微粒集中殘留於晶圓左側。與比較例1相反，由於清洗槽的底面的傾斜是2槽皆為左側變深的形狀，而在傳播槽(外槽)內，超音波的一部分會在清洗槽底面及傳播槽底面反射，故清洗槽右側的超音波會變強。因此，清洗槽內的晶圓也是右側比左側的超音波效果強，故晶圓右側的微粒會被除去，相較於此，左側的微粒則未完全除去而殘留。

由上述結果，可知若為本發明的清洗方法及超音波清洗裝置，則可補全清洗效果高的區域、解決晶圓的清洗不均，而可得到全面均勻清洗後的晶圓。

另外，本發明並非限定於上述實施型態。上述實施型態為例示，凡是任何具有與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想實質相同的構成並達到同樣的作用效果者，皆包含於本發明的技術範圍內。

1a、1b‧‧‧清洗槽

2a、2b‧‧‧外槽

3a、3b‧‧‧振動板

4‧‧‧傳播水

W‧‧‧晶圓

Claims (4)

1. 一種清洗方法，是使用一超音波清洗裝置來進行被清洗物的超音波清洗的清洗方法，該超音波清洗裝置具備在底面具有傾斜之清洗槽、將該清洗槽的底面配置於內部之外槽、及安裝於該外槽的底面之振動板，該清洗方法的特徵在於：使用複數個前述清洗槽，並使該複數個清洗槽的底面的傾斜方向在每個相鄰的清洗槽改變，來清洗前述被清洗物時，以前述被清洗物的主面成為與前述清洗槽的底面的傾斜方向平行之方式在前述清洗槽內配置前述被清洗物來清洗。
2. 如請求項1所述的清洗方法，其中，將前述底面的傾斜方向在相鄰清洗槽之間設為前後對稱或左右對稱。
3. 一種超音波清洗裝置，其具備在底面具有傾斜之清洗槽、將該清洗槽的底面配置於內部之外槽、及安裝於該外槽的底面之振動板，該超音波清洗裝置的特徵在於：具備複數個前述清洗槽，該複數個清洗槽的底面的傾斜方向在每個相鄰的清洗槽不同，並且，在前述清洗槽中清洗的被清洗物的主面與前述清洗槽的底面的傾斜方向平行。
4. 如請求項3所述的超音波清洗裝置，其中，作為前述複數個清洗槽，具備前述底面的傾斜方向在相鄰清洗槽之間為前後對稱或左右對稱者。