TWI652732B - Brushing method and brushing device - Google Patents

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TWI652732B
TWI652732B TW106119268A TW106119268A TWI652732B TW I652732 B TWI652732 B TW I652732B TW 106119268 A TW106119268 A TW 106119268A TW 106119268 A TW106119268 A TW 106119268A TW I652732 B TWI652732 B TW I652732B
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坂井伸
青木龍彥
荒木浩司
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環球晶圓日本股份有限公司
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Abstract

一種刷洗方法及刷洗裝置，係抑制藉由伴隨輥子之旋轉而帶來的洗淨液之逆流所致的液池之發生，且抑制晶圓之表面上的二次汙染之發生。
刷洗方法係藉由複數個輥子2來一邊保持半導體基板W之外周緣Wc一邊使半導體基板W之外周緣Wc旋轉，並且使洗淨構件3滑動摩擦於半導體基板之洗淨面Wa，藉此來淨化前述洗淨面；在使前述洗淨構件3滑動摩擦於半導體基板之洗淨面的中心部O1之後，從前述中心部O1一邊維持已滑動摩擦前述洗淨構件3的狀態，一邊移動至前述洗淨構件之一部分從半導體基板之外周緣Wc突出後的懸伸之距離d為止，藉此來淨化前述半導體基板之洗淨面。

Description

刷洗方法及刷洗裝置
本發明係關於一種刷洗(scrub cleaning)方法及刷洗裝置。例如，本發明係關於一種藉由複數個輥子(roller)來保持半導體用基板(以下，稱為晶圓(wafer))之外周緣，且使晶圓一邊旋轉一邊用洗淨構件來洗淨的刷洗方法及刷洗裝置。
習知以來，已在製造半導體用基板的各種製程之前後，進行用以去除已附著於晶圓之表面的微粒子(particle)等之汙染物質(異物)的刷洗作業。
例如，在鏡面研磨晶圓之表面的CMP(chemical mechanical polishing；化學機械研磨)製程之後係進行刷洗作業，該刷洗作業係一邊對旋轉的晶圓之表面供給洗淨液一邊使作為洗淨構件的刷子(brush)滑動摩擦於晶圓之表面來洗淨。
該刷洗方法及刷洗裝置之一例係已揭示於日本特開2010-283150號公報。
該公報所揭示的刷洗裝置係具備：基板旋轉部，用以吸附夾持晶圓之背面，且使前述基板旋轉；表面洗淨部，用以洗淨前述基板之表面(上表面)；周緣洗淨部，用以洗淨前述基板之周緣部；以及洗淨液供給部，用以對前述基 板供給洗淨液。
在該刷洗裝置中係使用表面洗淨部和周緣洗淨部來進行刷洗作業。
又在日本特開2002-66467號公報中係已揭示一種刷洗裝置，該刷洗裝置係具備：基板旋轉部，用以吸附夾持晶圓之背面，且使前述基板旋轉；二個刷洗具，用以洗淨前述基板之表面(上表面)；以及噴嘴(nozzle)，用以對前述基板供給洗淨液。
在該公報所揭示的刷洗裝置中係使用二個刷洗具來進行刷洗作業。
可是，近年用於器件(device)之製造的半導體用基板(晶圓)係不僅其表面，就連背面亦被要求較高的洗淨度。
然而，因前面所述的日本特開2010-283150號公報、特開2002-66467號公報所揭示的刷洗裝置係吸附晶圓之背面且使晶圓旋轉，故而無法以高洗淨度來同時洗淨晶圓之表面及背面。
作為解決該問題，有提出一種如日本特開平11-283951號公報所揭示的刷洗裝置。
在該刷洗裝置係設置有複數個能夠旋轉的輥子，且藉由此等輥子來保持晶圓W之外周緣。然後，前述晶圓係在藉由輥子所旋轉的狀態下，使刷子滑動於前述晶圓之表背面，藉此進行刷洗作業。
在該刷洗裝置中係使晶圓藉由複數個輥子來保持成能夠旋轉(未設置有吸附夾持晶圓之表面且使晶圓旋轉的基板旋轉手段)。
結果，可以使洗淨具滑動摩擦於晶圓之表背面，且可以同時洗淨晶圓之表背面。
可是，晶圓W之上表面(表面)的洗淨係藉由洗淨液對晶圓W之上表面的中心部滴下，且使洗淨具滑動摩擦所進行。再者，晶圓W之下表面(背面)的洗淨係藉由洗淨液朝向晶圓W之下表面(背面)整體噴射，且使洗淨具滑動摩擦所進行。
在前面所述的晶圓W之上表面(表面)的洗淨中，已對晶圓W之上表面中心部滴下的洗淨液係藉由晶圓W之旋轉力從晶圓W之中心部朝向晶圓W之外周緣流動，且從外周緣朝向晶圓W之外方排出。
然而，如圖11所示，在設置有輥子11的刷洗裝置10中係藉由輥子11之旋轉而形成有往晶圓W之中心部方向的流動E。亦即，已汙染之包含微粒子等的洗淨水會從晶圓W之外周緣往晶圓W之中心部方向逆流。
結果，已汙染之包含微粒子等的洗淨水並無法從晶圓W之外周緣朝向外方排出，而會在晶圓之表面的外周緣部產生洗淨液之液池X，恐有造成晶圓之表面上的二次汙染之主要原因之虞。
本發明係為了解決前述技術課題而開發完成，其目的在於提供一種刷洗方法及刷洗裝置，在藉由複數個輥子來保持晶圓且使晶圓一邊旋轉一邊進行的刷洗作業中，去除 藉由伴隨輥子之旋轉而帶來的洗淨液之逆流所致的液池，且抑制晶圓之表面上的二次汙染之發生。
為了達成上述而開發完成的本發明之刷洗方法係藉由複數個輥子來一邊保持半導體基板之外周緣一邊使半導體基板之外周緣旋轉，並且使洗淨構件滑動摩擦於半導體基板之洗淨面，藉此來淨化前述洗淨面；前述刷洗方法係在使前述洗淨構件滑動摩擦於半導體基板之洗淨面的中心部之後，從前述中心部一邊維持已滑動摩擦前述洗淨構件的狀態，一邊移動至前述洗淨構件之一部分從半導體基板之外周緣突出後的懸伸(overhang)之距離為止，藉此來淨化前述半導體基板之洗淨面。
在本發明的刷洗方法中，係一邊維持已滑動摩擦前述洗淨構件的狀態，一邊使洗淨構件移動至洗淨構件之一部分從半導體基板之外周緣突出後的懸伸之距離為止。為此，已汙染的洗淨液之液池就能被去除，且已汙染之包含微粒子等的洗淨水係能從晶圓W之外周緣朝向外方排出。亦即，能抑制從晶圓W之外周緣往中心部方向的洗淨水之逆流，且能防止晶圓之洗淨面上的二次汙染。
又，前述洗淨構件並非是進行一邊維持已滑動摩擦前述洗淨構件的狀態一邊從懸伸之距離再次回到洗淨面之中心部的所謂往復移動。
因此，藉由滑動摩擦而附著於洗淨構件的微粒子等之異物並不會藉由洗淨構件被搬運至晶圓之中央部側，而可以抑制藉由已附著於洗淨構件之異物所致的洗淨面之二次 汙染。
在此，較佳是在將藉由前述輥子之旋轉所產生之往晶圓面內逆流的洗淨液之從前述晶圓之外周緣起算的距離表示為t，將前述圓板狀之洗淨構件的半徑表示為r，將洗淨構件之一部分突出後的懸伸之距離表示為d時，懸伸之距離d係在0<d≦r-t之範圍內。
在懸伸之距離d在0<d≦r-t之範圍內的情況下，已汙染的洗淨液之液池就能被去除，且已汙染之包含微粒子等的洗淨水能從晶圓W之外周緣朝向外方排出，可以達成更高淨化。
再者，半導體基板之洗淨面的平均LPD(Light Point Defect；亮點缺陷)數較佳是淨化在0.2×(懸伸之距離d；單位為mm)+140個以下。
又，較佳是在前述洗淨構件之一部分從半導體基板之外周緣突出後的懸伸之距離中，停止洗淨構件從前述中心部往半導體基板之外周緣方向的移動，在經過預定時間之後，前述洗淨構件會從半導體基板之洗淨面離開。
因當一邊維持前述洗淨構件已滑動摩擦的狀態，一邊懸伸之距離d超過r-t時，就會殘存已汙染的洗淨液之液池，且已汙染之包含微粒子等的洗淨水變得不易從晶圓W之外周緣朝向外方排出，故而較佳是在滑動預定時間之後，前述洗淨構件能從半導體基板之洗淨面離開。
又，較佳是藉由前述輥子之旋轉，旋轉的晶圓之旋轉方向與洗淨構件之旋轉方向為同一方向；前述洗淨構件之旋轉數相對於前述晶圓之旋轉數的比至少為10。
在此，在旋轉的晶圓之旋轉方向與洗淨構件之旋轉方向為不同之方向的情況下，刷子就會與晶圓旋轉相反地旋轉，結果，因會產生將液池往晶圓內周移流的速度成分，且使液池之排液性能降低，故而不佳。
又，若晶圓每旋轉一次，刷子之旋轉為旋轉十次以上，則因刷子會滑動於晶圓全面，故而可以獲得較佳的洗淨性能。
另一方面，在晶圓每旋轉一次，刷子之旋轉為旋轉未滿十次的情況下，因相對於晶圓的刷子之滑動變得不均一，故而無法獲得較佳的洗淨性能，且恐有無法去除微粒等的汙染物質(異物)之虞，是而不佳。
為了達成上述目的而開發完成的本發明之刷洗裝置，係用於上述刷洗方法中，且具備：複數個輥子，係一邊保持半導體基板之外周緣一邊使半導體基板之外周緣旋轉；洗淨液供給機構，用以對前述半導體基板之洗淨面供給洗淨液；洗淨構件驅動部，係使圓板狀之洗淨構件一邊旋轉一邊從前述半導體基板之洗淨面的中心部往半導體基板之外周側移動，並且使前述洗淨構件滑動摩擦於半導體基板之洗淨面，或是使前述洗淨構件從半導體基板之洗淨面脫離；以及控制部，用以控制前述洗淨構件驅動部。
如以上所述般，依據本發明的刷洗方法及刷洗裝置，就可以在藉由複數個輥子來保持晶圓且使晶圓一邊旋轉一邊進行的刷洗作業中，去除藉由伴隨輥子之旋轉而帶來的洗淨液之逆流所致的液池，且抑制晶圓之表面上的二次汙染之發生。
1‧‧‧刷洗裝置(刷洗方法)
2、2A、2B‧‧‧輥子
3、4‧‧‧洗淨構件(刷子)
3x‧‧‧掃描軌跡
5‧‧‧洗淨構件驅動部
5a‧‧‧可動臂部
5b‧‧‧支撐台
5c‧‧‧載置台
5d‧‧‧活塞氣缸
6‧‧‧控制部
A、B、C‧‧‧方向
Cr‧‧‧速度成分
Cx‧‧‧流動成分
D‧‧‧圓弧
d‧‧‧懸伸距離
E‧‧‧流動
E1‧‧‧回捲流動
F‧‧‧位置
L1、L3、L4‧‧‧線段
L2‧‧‧切線
M1、M2、M3‧‧‧馬達
O1‧‧‧半導體基板W之中心
O2‧‧‧洗淨構件3之中心
O3‧‧‧輥子2之中心
P1、P2‧‧‧相交的點
r‧‧‧半徑
t‧‧‧逆流距離
X‧‧‧液池
W‧‧‧半導體基板(晶圓)
Wa、Wb‧‧‧洗淨面
Wc‧‧‧外周緣
圖1係示意性地顯示本發明之一實施形態的刷洗裝置的概略圖。
圖2係圖1所示的刷洗裝置之概略俯視圖。
圖3係顯示洗淨構件從晶圓表面離開之位置的概略圖，且為顯示懸伸距離d設為d=r-t之情況下的洗淨構件從晶圓表面離開之位置的概略圖。
圖4係懸伸距離d設為0>d之情況下的洗淨構件從晶圓表面離開之位置的概略圖。
圖5係懸伸距離d設為0<d<r-t之情況下的洗淨構件從晶圓表面離開之位置的概略圖。
圖6係懸伸距離d設為r-t<d<2r之情況下的洗淨構件從晶圓表面離開之位置的概略圖。
圖7係懸伸距離d設為d≧2r之情況下的洗淨構件從晶圓表面離開之位置的概略圖。
圖8中的(a)至(c)係顯示刷子之最外周的1點描繪於晶圓上的掃描軌跡之概略圖。
圖9係顯示實驗1之結果的曲線圖。
圖10係顯示實驗2之結果的曲線圖。
圖11係用以說明習知的刷洗方法(刷洗裝置)之課題的 概略圖。
以下，基於圖1至圖7來說明本發明的刷洗裝置之一實施形態。再者，圖1係示意性地顯示一實施形態的刷洗裝置的概略圖，圖2係顯示圖1所示的刷洗裝置之主要構成的概略俯視圖。
如圖1、圖2所示，刷洗裝置1係具有用以保持半導體基板(晶圓)W之外周緣的複數個(本實施形態中為四個)輥子2。前述複數個輥子2中之一個輥子2A係設置有輥子用馬達M1且構成能夠旋轉驅動。另一方面，其他的輥子2B係構成為不被旋轉驅動而保持半導體基板(晶圓)W之外周緣，且伴隨半導體基板(晶圓)W之旋轉而旋轉。
亦即，前述輥子2A藉由輥子用馬達M1朝向箭頭A所示之方向旋轉，藉此由輥子2A、2B所保持的晶圓W係朝向箭頭A之相反方向(箭頭B所示之方向)旋轉。
又，前述刷洗裝置1係具備：洗淨構件3，用以滑動摩擦晶圓W之上表面(洗淨面)；以及洗淨構件4，用以滑動摩擦晶圓W之下表面(洗淨面)。又，前述洗淨構件3及洗淨構件4為圓板狀之刷子，而各自的直徑係形成比晶圓W之直徑更小。
再者，作為前述洗淨構件3及洗淨構件4之材料，較佳是使用吸水率至少1000%以上的PVA(polyvinyl alcohol；聚乙烯醇)製的海綿(sponge)。
更且，刷洗裝置1係具備驅動前述圓板狀之洗淨構件 3、4的洗淨構件驅動部5。洗淨構件驅動部5係以透過晶圓W成為對稱的方式分別設置於晶圓W之表面側及背面側。
該洗淨構件驅動部5係具備：馬達M2，用以旋轉驅動前述圓板狀之洗淨構件3、4；可動臂部5a，係在一端部裝設有前述馬達M2；以及馬達M3，係裝設於前述可動臂部5a之另一端部側，用以旋轉驅動前述可動臂部5a。
亦即，藉由前述馬達M2使洗淨構件3、4旋轉，並且構成以前述馬達M3之旋轉軸作為中心使可動臂部5a轉動。
又，前述馬達M3係裝設於支撐台5b，前述支撐台5b係能夠滑動地安裝於載置台5c。在該載置台5c係安裝有活塞氣缸(piston cylinder)5d，前述支撐台5b和活塞氣缸5d連結。
亦即，在該刷洗裝置1係構成為藉由活塞氣缸5d進行伸縮來使前述支撐台5b滑動且洗淨構件3、4對洗淨面滑接或是脫離。
又，刷洗裝置1係設置有控制前面所述的輥子用馬達M1、馬達M2、馬達M3、活塞氣缸5d之動作的控制部6。該控制係藉由所謂順序(sequence)控制來控制。
藉由該控制部6的控制，前述圓板狀之洗淨構件3、4係一邊旋轉一邊從前述半導體基板W之洗淨面Wa、Wb的中心部O1往半導體基板W之外周側一邊滑動摩擦一邊移動，且以在預定之位置從洗淨面脫離的方式來動作。
亦即，如圖1所示，前述洗淨構件3係藉由可動臂部5a下降來抵接於半導體基板W之洗淨面Wa，又洗淨構件4係藉由可動臂5a上升來抵接於半導體基板W之洗淨面Wb。然後，如圖2所示，藉由馬達M2而旋轉的洗淨構件3、4係一邊滑接於晶圓W之表面，一邊從半導體基板W之洗淨面Wa、Wb的中心部O1往半導體基板W之外周側移動於通過晶圓W之中心O1的一點鏈線D所示的圓弧上。然後，當洗淨構件3、4到達預定位置(懸伸距離)時，就從半導體基板之洗淨面脫離。
又，雖然未圖示，但是在前述刷洗裝置1係具備對前述晶圓W供給洗淨液的洗淨液供給機構。
該洗淨液供給機構係可以使用習知以來所用的洗淨液供給機構。具體而言，對晶圓W之上表面供給洗淨液的洗淨液供給機構係以對前述晶圓W之上表面(洗淨面)的中心部滴下洗淨液的方式所構成。又，對晶圓W之下表面(洗淨面)供給洗淨液的洗淨液供給機構係以對前述晶圓W之下表面(洗淨面)整體噴射洗淨液的方式所構成。
接著，針對使用刷洗裝置1的刷洗方法加以說明。再者，因洗淨構件4之動作係與洗淨構件3之動作同樣，故而省略說明。
首先，藉由輥子2來保持晶圓W之外周緣Wc。其次，一邊藉由前述洗淨液供給機構將洗淨液(未圖示)供給至晶圓W之表面Wa上一邊藉由前述輥子用馬達M1使輥子2朝向箭頭A所示之方向旋轉，以使晶圓W朝向箭頭B所 示之方向旋轉。此時的晶圓W之旋轉數為30rpm至60rpm。
此時，在晶圓W之外周端部Wc係沿著箭頭E所示之方向產生伴隨輥子2之旋轉而帶來的洗淨液之逆流。然後，洗淨液會逆流至虛線F所示之位置為止且形成環狀之液池X。
然後，藉由前述洗淨構件驅動部5，使朝向與晶圓W之旋轉方向同一方向(箭頭C所示之方向)旋轉的洗淨構件3一邊按壓於旋轉中的晶圓W之表面一邊使其移動。
該洗淨構件3係一邊維持旋轉狀態(一邊洗淨晶圓W之表面)一邊如圖2之一點鏈線所示從晶圓W之中心O1向外周緣部在預定之位置使洗淨構件3從晶圓W之表面離開。具體而言，如圖3所示，將洗淨構件3之半徑設為r，將洗淨構件3之前述懸伸距離設為d，將洗淨液之藉由輥子2所致的逆流距離設為t時，會在洗淨構件3之懸伸距離成為0<d≦r-t的位置使洗淨構件3從晶圓W之表面離開。此時，較佳是在洗淨構件3之懸伸距離成為0<d≦r-t的位置停止洗淨構件3之移動。停止前述移動且直至使洗淨構件3從晶圓W之表面離開為止的時間係例如為1秒至1分鐘。
再者，所謂懸伸距離d係指洗淨構件3、4之一部分從半導體基板W之外周緣Wc突出後的突出尺寸，且如圖3所示，意指切線L2與線段L3之間的距離，該切線L2係指連結半導體基板W之中心O1和洗淨構件3之中心O2的線段L1與半導體基板W之外周緣Wc相交的點P1中的 半導體基板W之切線，該線段L3係指連結半導體基板W之中心O1和洗淨構件3之中心O2的線段L1與半導體基板W之外周緣Wc相交的點P2的與前述切線L2平行的線段。
又，所謂洗淨液之藉由輥子2所致的逆流距離t係意指藉由輥子2存在或藉由輥子旋轉所產生的液池X中的半導體基板W之徑向的距離。因前述逆流距離t係隨著離開前述輥子2而接受半導體基板W之旋轉之離心力的影響而減少，故而在此係如圖3所示地設為連結半導體基板W之中心O1和輥子之中心O3的線段L4所橫切的液池X之長度尺寸。
其次，基於圖3至圖7來說明使洗淨構件3從晶圓表面離開的位置。
使前述洗淨構件3從晶圓表面離開的位置，如圖4所示，在懸伸距離d為0以下(亦即，洗淨構件3未從晶圓W之外周緣突出就從晶圓表面離開)的情況下，並無法去除在晶圓W之外周緣Wc所產生的液池X之全部(或一部分)，而使得洗淨面Wa之淨化變得困難。
另一方面，在使前述洗淨構件3從晶圓表面離開的位置(懸伸距離d)成為0<d<r-t及d=r-t的條件下，如圖3、圖5所示，因洗淨構件3之旋轉方向不是逆行而會對形成液池X的回捲流動E1之行進方向提供轉向晶圓W之外方的速度成分Cr(參照圖5)，故而液池X容易被排出且容易去除液池，而可以抑制晶圓之表面上的二次汙染之發生。
相對於此，在使前述洗淨構件3從晶圓表面離開的位置(懸伸距離d)成為r-t<d<2r的條件下，如圖6所示，藉由洗淨構件3之旋轉就會產生與回捲流動E1逆行的流動成分Cx。
因此，在洗淨構件3之周邊會發生複雜的液體流動，且顯著地阻礙包含微粒子的純水(洗淨水)之排液性。又恐有依情況而產生往晶圓內周側的流動，且發生晶圓W之表面上的二次汙染之虞。
更且，在使前述洗淨構件3從晶圓表面離開的位置(懸伸距離d)已成為d≧2r的情況下，如圖7所示，因洗淨構件3係完全地脫離晶圓W，故而洗淨構件本身變得無助於洗淨。
如此，在使前述洗淨構件3從晶圓表面離開的位置(懸伸距離d)在0<d≦r-t之範圍的情況下，已汙染的洗淨液之液池係能被去除且已汙染之包含微粒子等的洗淨水能從晶圓W之外周緣朝向外方排出，可以達成更高淨化。
又，較佳是使洗淨構件3相對於晶圓W的旋轉數比至少成為10以上。
亦即，若晶圓每旋轉一次，刷子之旋轉為旋轉十次以上，因刷子會滑動於晶圓全面，故而可以獲得較佳的洗淨性能。另一方面，在晶圓每旋轉一次，刷子之旋轉旋轉未滿十次的情況下，因刷子相對於晶圓的滑動變得不均一，故而無法獲得較佳的洗淨性能。結果，恐有無法去除微粒子等的汙染物質(異物)之虞而不佳。
當具體說明時，就舉晶圓之外徑設為300mm，使相對於晶圓W的洗淨構件3之旋轉數比產生變化，外徑30mm的刷子之最外周的1點描繪於晶圓上的掃描軌跡3x為例，並顯示於圖8。
圖8中的(a)係顯示設為刷子之旋轉數30rpm(revolutions per minute，每分鐘旋轉數)、晶圓之旋轉數30rpm的情況下的掃描軌跡3x，圖8中的(b)係顯示設為刷子之旋轉數300rpm、晶圓之旋轉數30rpm的情況下的掃描軌跡3x，圖8中的(c)係顯示設為刷子之旋轉數600rpm、晶圓之旋轉數30rpm的情況下的掃描軌跡3x。
如此，可以確認藉由增大相對於晶圓W的洗淨構件3之旋轉數比就能使滑接摩擦之程度變大，且能改善刷子之洗淨性能。
而且，可以確認在旋轉數比為10以上的情況下，可以獲得更佳的洗淨性能，且可以達成高淨化。
(實施例)
(實驗1)
對ψ 300mm的矽晶圓進行了化學機械研磨(CMP)。然後，藉由使用圖1及圖2所說明的刷洗裝置(刷洗方法)進行了CMP後的矽晶圓之表面的洗淨。以下，顯示洗淨條件。
矽晶圓之旋轉數為35rpm，又，洗淨液係使用純水且將其流量設為1.0L/min。此時，逆流距離t為10mm。又，圓板狀之洗淨構件的半徑r為30mm，洗淨構件之移動速度 (可動臂部之轉動速度)為4mm/s，洗淨構件相對於晶圓的旋轉數比為約17.1，洗淨構件之旋轉數為600rpm，洗淨構件係使用吸水率為1000%之PVA(聚乙烯醇)製的海綿。
在此條件下，使洗淨構件從晶圓之中心移動(滑動摩擦)至外周緣之預定位置(懸伸距離)一次。然後，在移動中，使懸伸距離d在與逆流距離t、洗淨構件的半徑r之間，以滿足(a)d<0、(b)0<d<r-t、(c)d=r-t、(d)r-t<d<2r、(e)d≧2r的方式變化。
具體而言，作為比較例1係將懸伸距離d設為-10mm((a)d<0的情況)(參照圖4)。作為實施例1係設為+5mm((b)0<d<r-t的情況)(參照圖5)。作為實施例2係設為+15mm((b)0<d<r-t的情況)(參照圖3)。作為實施例3係設為+20mm((c)d=r-t的情況)(參照圖3)。作為比較例2係設為+30mm((d)r-t<d<2r的情況)(參照圖6)。作為比較例3係設為+50mm((d)r-t<d<2r的情況)(參照圖6)。作為比較例4係設為+60mm((e)d≧2r的情況)(參照圖7)。
將懸伸距離d作為實施例1至3、比較例1至4，並測定各自的LPD數。再者，樣本(矽晶圓)數係設為各10片，且求出樣本(10片)中的LPD之平均值。
再者，在預定位置(懸伸距離)中，洗淨構件係在已停止可動臂部之移動的狀態下，滑動摩擦晶圓1秒且在洗淨之後使其從晶圓表面脫離。
之後，測定各自之情況中的洗淨後之晶圓表面之26nm以上的LPD數。在LPD之測定中係使用了暗視野雷射散射 異物檢查裝置(KLA-Terrcor公司製造：Surfscan SP3)。
將結果顯示於圖9。再者，在圖9中，如上面所述般，各個繪圖(plot)係顯示樣本(10片)中的LPD之平均值。又，各個繪圖中的縱向錯誤棒(error bar)係顯示不均勻，而橫向錯誤棒係顯示已考慮過預定位置(懸伸距離)精度(±5mm)的映象(image)。
由圖9可知，在懸伸距離為-10mm的情況下(比較例1)係以晶圓外周部的洗淨構件之未到達區域作為中心而檢測出10000個以上的LPD。此可推測為存在於晶圓外周的微粒子根本就未被刷子所去除。
相對於此，在懸伸距離為+5mm至+20mm(實施例1至3)方面，LPD已減少至140個左右。另一方面，在懸伸距離已變得更大的+30mm(比較例2)、+50mm(比較例3)、+60mm(比較例4)方面，LPD會再次轉變至增加傾向，且分別成為250/800/400個/左右。
如前所述，在成為0<d<r-t及d=r-t的條件下，因相對於形成液池的回捲流動之行進方向，洗淨構件之旋轉方向不是逆行而會提供轉向晶圓外周方向的速度成分，故而可推測液池容易被排出，LPD減少。
相對於此，在成為r-t<d<2r的條件下，因洗淨構件之旋轉方向相對於回捲流動之行進方向會產生逆行的成分，故而會阻礙液池之排液性。又會依情況而產生往晶圓內周側的流動。可推測LPD會起因於該等因素而增加。
更且，在成為d≧2r(60mm)的情況下，可推測因藉由 洗淨構件脫離晶圓就能減輕洗淨水往晶圓內周方向之流動，且能排出包含微粒子的洗淨水之一部分，故而LPD數比r-t<d<2r狀態更減低。
如此，可斷定洗淨後的晶圓表面之平均LPD數係依存於懸伸距離d，並且已確認出懸伸距離d較佳是在+5mm至+20mm之範圍內(0<d<r-t及d=r-t)。又，在懸伸距離d為+5mm至+20mm之範圍內的情況下，可斷定平均LPD數成為0.2d+140個以下。
(實驗2)
在實驗2中係與實驗1的洗淨條件做比較，使刷子之移動次數及刷子之移動速度變化並進行了實驗。
亦即，雖然在實驗1中係進行了一次使洗淨構件從晶圓之中心移動至外周緣之預定位置(懸伸距離)為止的洗淨，但是在該實驗2中係更進一步使洗淨構件返回至晶圓之中心且重複進行洗淨，該重複洗淨合計進行了四次。
又，雖然在實驗1中係將洗淨構件之移動速度(可動臂部之轉動速度)設為4mm/s，但是因將洗淨時間設為同等，故而在實驗2中係將洗淨構件之移動速度(可動臂部之轉動速度)設為16mm/s。
然後，與實驗1同樣，作為實施例4將懸伸距離d設為+5mm((b)0<d<r-t的情況)(參照圖5)。作為實施例5係設為+15mm((b)0<d<r-t的情況)(參照圖5)。作為實施例6係設為+20mm((c)d=r-t的情況)(參照圖3)。作為比較例5係設為+30mm((d)r-t<d<2r的情況)(參照圖6)。作為比較例6係設 為+50mm((d)r-t<d<2r的情況)(參照圖6)。作為比較例7係設為+60mm((e)d≧2r的情況)(參照圖7)。
然後，與實驗1同樣，測定了在各自之情況中的洗淨後之晶圓表面之26nm以上的LPD(亮點缺陷)數。
將該結果顯示於圖10。即便是在該實驗2中仍與實驗1同樣，在懸伸距離在+5mm至+20mm(0<d<r-t及d=r-t)之範圍內的實施例4至6中，LPD已減少至140個左右。
另一方面，在懸伸距離已變得更大的+30mm(比較例5)、+50mm(比較例6)、+60mm(比較例7)方面，LPD會再次轉變至增加傾向且分別成為180/650/530個/左右。
如以上，即便是在該實驗2中仍可確認出懸伸距離較佳是在+5mm至+20mm之範圍內(0<d<r-t及d=r-t)。又，已判明相對於懸伸距離d的平均LPD數係滿足0.2d+140(平均值LPD數)之關係。
再者，根據實驗1與實驗2的結果，可確認出在懸伸距離在+5mm以上至未滿+60mm之範圍內，如實驗2的情況，洗淨構件之移動次數較多的(或是移動速度較快的)條件此方係具有LPD減低效果較大的傾向。

Claims (6)

  1. 一種刷洗方法，係藉由複數個輥子來一邊保持半導體基板之外周緣一邊使前述半導體基板之外周緣旋轉，並且使洗淨構件滑動摩擦於半導體基板之洗淨面，藉此來淨化前述洗淨面；前述刷洗方法係在使前述洗淨構件滑動摩擦於半導體基板之洗淨面的中心部之後，從前述中心部一邊維持已滑動摩擦前述洗淨構件的狀態，一邊移動至前述洗淨構件之一部分從半導體基板之外周緣突出後的懸伸之距離為止，藉此來淨化前述半導體基板之洗淨面；在將藉由前述輥子之旋轉所產生之往晶圓面內逆流的洗淨液之從前述晶圓之外周緣起算的距離表示為t，將前述圓板狀之洗淨構件的半徑表示為r，將洗淨構件之一部分突出後的懸伸之距離表示為d時，懸伸之距離d係在0<d≦r-t之範圍內。
  2. 如請求項1所記載之刷洗方法，其中前述懸伸之距離d係在+5mm以上+20mm以下之範圍。
  3. 如請求項1或2所記載之刷洗方法，其中在前述洗淨構件之一部分從半導體基板之外周緣突出後的懸伸之距離中，停止洗淨構件從前述中心部往半導體基板之外周緣方向的移動，在經過預定時間之後，前述洗淨構件會從半導體基板之洗淨面離開。
  4. 如請求項1或2所記載之刷洗方法，其中藉由前述輥子之旋轉，旋轉的晶圓之旋轉方向與洗淨構件之旋轉方向為同一方向；前述洗淨構件之旋轉數相對於前述晶圓之旋轉數的比至少為10。
  5. 如請求項3所記載之刷洗方法，其中藉由前述輥子之旋轉，旋轉的晶圓之旋轉方向與洗淨構件之旋轉方向為同一方向；前述洗淨構件之旋轉數相對於前述晶圓之旋轉數的比至少為10。
  6. 一種刷洗裝置，係用於請求項1至5中任一項所記載之刷洗方法中；前述刷洗裝置係具備：複數個輥子，係一邊保持半導體基板之外周緣一邊使前述半導體基板之外周緣旋轉；洗淨液供給機構，用以對前述半導體基板之洗淨面供給洗淨液；洗淨構件驅動部，係使圓板狀之洗淨構件一邊旋轉一邊從前述半導體基板之洗淨面的中心部往半導體基板之外周側移動，並且使前述洗淨構件滑動摩擦於半導體基板之洗淨面，或是使前述洗淨構件從半導體基板之洗淨面脫離；以及控制部，用以控制前述洗淨構件驅動部。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019192849A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
CN109848092A (zh) * 2019-01-22 2019-06-07 上海提牛机电设备有限公司 一种晶片清洗方法
CN111640692B (zh) * 2020-04-26 2023-10-10 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 一种晶圆的清洗辅助装置及清洗装置
CN114473845A (zh) * 2020-11-11 2022-05-13 中国科学院微电子研究所 一种清洗装置
JP2023032937A (ja) * 2021-08-27 2023-03-09 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 シリコンウェーハの洗浄方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5245528B2 (ja) * 2008-05-14 2013-07-24 株式会社ニコン 洗浄装置
JP5470746B2 (ja) * 2008-05-22 2014-04-16 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置の製造方法
JP5009253B2 (ja) * 2008-08-07 2012-08-22 東京エレクトロン株式会社 基板洗浄装置
JP6312534B2 (ja) * 2014-06-10 2018-04-18 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置
SG10201906815XA (en) * 2014-08-26 2019-08-27 Ebara Corp Substrate processing apparatus
WO2016067562A1 (ja) * 2014-10-31 2016-05-06 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置及び基板洗浄方法

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