TWI760960B - 工件的洗淨裝置以及洗淨方法 - Google Patents

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Abstract

提出工件的洗淨裝置以及洗淨方法，洗淨後，可以抑制工件背面中央部的粒子附著量增加。 工件的洗淨裝置，包括：第1固定體11，具有第1筒狀部11a與蓋部11b；第2固定體12，內部收納第1筒狀部11a；以及旋轉體13，配置第2筒狀部13a在第1筒狀部11a與第2固定體12之間； 上述工件的洗淨裝置中，包括：排氣口20，設置在第1固定體11中，用以從空隙排出第1固定體11與旋轉體13之間的空隙氣體；排氣管21，配置在第1固定體11內，一端連接至排氣口20；以及吸引手段22，連接至排氣管21的另一端，吸引第1固定體11與旋轉體13之間的空隙氣體。

Description

工件的洗淨裝置以及洗淨方法
本發明，係有關於工件的洗淨裝置以及洗淨方法。
一直以來，作為半導體元件的基板，使用矽晶圓。矽晶圓，對於以柴可拉斯基（Czochralski , CZ）法等生長的單晶矽錠，透過施行晶圓加工處理得到。上述加工處理之際，矽晶圓表面，因為附著研磨粉等的粒子，加工處理後對矽晶圓施行洗淨處理。
矽晶圓等的工件的洗淨裝置中，存在同時洗淨複數枚工件的批次式洗淨裝置以及每次洗淨一枚工件的枚葉式洗淨裝置。尤其，因為需要的洗淨液量比較少、可以迴避晶片間的互相污染、由於大口徑化同時處理複數枚矽晶圓變得困難起來等，近年來，變成使用枚葉式洗淨裝置。
枚葉式洗置裝置中，旋轉台上設置的工件保持部上裝載洗淨對象的工件，隨著旋轉台一起高速旋轉工件的同時，從上部噴嘴及下部噴嘴對工件的表面(正面)及背面噴射洗淨液，除去粒子。在那時，對工件背面噴射的洗淨液有可能在高速旋轉的旋轉台上落下跳起再附著至工件背面，有工件背面被污染的問題。
於是，例如，專利文獻1中，備置接收盤，接收從下部噴嘴噴射的洗淨液，因為此接收盤設置在比下部噴嘴的旋轉台更往上方突出的部分，抑制洗淨液落下旋轉台，並抑制工件背面受污染。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開2008－258330號公報
[發明所欲解決的課題]
但是，本發明者查明，使用專利文獻1中記載的洗淨裝置，進行矽晶圓的洗淨，洗淨後矽晶圓在背面中央部的粒子附著量增加。
於是，本發明的目的在於提議工件的洗淨裝置以及洗淨方法，洗淨後，可以抑制矽晶圓在背面中央部的粒子附著量增加。 [用以解決課題的手段]
解決上述課題的本發明，如下。 [1]工件的洗淨裝置，包括： 第1固定體，具有往鉛直方向延伸的筒狀第1筒狀部以及覆蓋上述第1筒狀部上部的蓋部； 第2固定體，具有比上述第1固定體的上述第1筒狀部更大的徑，內部收納上述第1固定體的上述第1筒狀部； 旋轉體，具有： 第2筒狀部，具有比上述第1固定體的上述第1筒狀部更大的徑且比上述第2固定體更小的徑； 旋轉台，配置在上述第2筒狀部上部；以及 工件保持體，設置在上述旋轉台表面，保持洗淨對象的工件； 上述第2筒狀部配置在上述第1固定體的上述第1筒狀部與上述第2固定體之間，上述旋轉體利用上述第1固定體的上述第1筒狀部與上述旋轉體之間的空隙中配置的上下一對第1軸承以及上述第2固定體與上述旋轉體的上述第2筒狀部之間的空隙中配置的上下一對第2軸承，由上述第1固定體及上述第2固定體隨意旋轉支撐； 上部噴嘴，對上述工件表面噴射洗淨液；以及 下部噴嘴，配置在上述第1固定體內部的同時，固定至上述蓋體，向上述工件背面噴射洗淨液； 其特徵在於： 上述工件的洗淨裝置中，包括： 排氣口，設置在上述第1固定體中，用以從上述空隙排出上述第1固定體與上述旋轉體之間的空隙氣體； 排氣管，配置在上述第1固定體內，一端連接至上述排氣口；以及 吸引手段，連接至上述排氣管的另一端，吸引上述第1固定體與上述旋轉體之間的空隙氣體。
[2]上述[1]中記載的工件的洗淨裝置，其中，上述排氣口，設置在比上述第1軸承上側的軸承更高的位置。
[3]上述[2]中記載的工件的洗淨裝置，其中，上述排氣口，設置在上述第1筒狀及上述蓋體雙方中。
[4] 上述[1]〜[3] 中任一項所記載的工件的洗淨裝置，其中，在相同的高度位置上，往周方向等間隔設置4個以上的排氣口。
[5] 工件的洗淨方法，利用上述[1]〜[4] 中任一項所記載的工件的洗淨裝置洗淨工件兩面，包括： 洗淨步驟，一邊以第1旋轉速度旋轉上述旋轉體使上述工件旋轉，一邊從上述上部噴嘴向上述工件表面噴射洗淨液的同時，從上述下部噴嘴向上述工件背面噴射洗淨液，洗淨上述工件的兩面；以及 乾燥步驟，以比上述第1旋轉速度更高的第2旋轉速度旋轉上述旋轉體，使洗淨後的上述工件乾燥； 其特徵在於： 上述乾燥步驟中至少在上述工件的旋轉速度600rpm以上的期間，驅動上述吸引手段，從上述排氣口排出上述第1固定體與上述旋轉體之間的空隙氣體。
[6] 上述[5]中記載的工件的洗淨方法，其中，上述工件是矽晶圓。 [發明效果]
根據本發明，洗淨後，可以抑制工件背面中央部的粒子附著量增加。
(晶圓的洗淨裝置) 以下，參照圖面，說明關於本發明的實施形態。根據本發明的工件的洗淨裝置，包括：第1固定體，具有往鉛直方向延伸的筒狀第1筒狀部以及覆蓋上述第1筒狀部上部的蓋部；第2固定體，具有比上述第1固定體的上述第1筒狀部更大的徑，內部收納上述第1固定體的上述第1筒狀部；旋轉體，具有：第2筒狀部，具有比上述第1固定體的上述第1筒狀部更大的徑且比上述第2固定體更小的徑；旋轉台，配置在上述第2筒狀部上部；以及工件保持體，設置在上述旋轉台表面，保持洗淨對象的工件；其中，上述第2筒狀部配置在上述第1固定體的上述第1筒狀部與上述第2固定體之間，上述旋轉體利用上述第1固定體的上述第1筒狀部與上述旋轉體之間的空隙中配置的上下一對第1軸承以及上述第2固定體與上述旋轉體的上述第2筒狀部之間的空隙中配置的上下一對第2軸承，由上述第1固定體及上述第2固定體隨意旋轉支撐；上部噴嘴，對上述工件表面噴射洗淨液；以及下部噴嘴，配置在上述第1固定體內部的同時，固定至上述蓋體，向上述工件背面噴射洗淨液。在此，其特徵在於包括：排氣口，設置在上述第1固定體中，用以從上述空隙排出上述第1固定體與上述旋轉體之間的空隙氣體；排氣管，配置在上述第1固定體內，一端連接至上述排氣口；以及吸引手段，連接至上述排氣管的另一端，吸引上述第1固定體與上述旋轉體之間的空隙氣體。
本發明者們，利用專利文獻1中記載的洗淨裝置進行矽晶圓洗淨之際，專心研討關於洗淨後在工件背面中央部的粒子附著量增加的理由。如上述，枚葉式的洗淨裝置中，一邊使旋轉台上裝載的矽晶圓高速旋轉，一邊噴射洗淨液洗淨矽晶圓。於是，洗淨後，高速旋轉矽晶圓使矽晶圓乾燥。
上述晶圓洗淨時，因為對晶圓背面持續噴射洗淨液，很難想到洗淨時粒子的附著量增加了。另一方面，晶圓乾燥時，利用晶圓高速旋轉的離心力，晶圓中心部下方的空氣往周部方向流動，在矽晶圓下方產生負壓(白努利(Bernoulli)定律)。
本發明者們推測，在晶圓乾燥時，由於如上述產生的負壓，裝置內等產生的粒子經由裝置內的間隙等，吸引至晶圓中心部下方，而附著在晶圓背面中央部。具體而言，推測由於隨著時間惡化，從驅動源中的軸承或旋轉帶、滑輪等的滑動構件等產生灰塵，生塵物流入矽晶圓中心部下方。
本發明者們，根據上述推測，專心研討關於抑制來自生塵源的生塵物流入背面中央部的方法。結果發現，從軸承等的生塵源到矽晶圓中央部下方的路徑上設置排氣線，排出上述路徑上的氣體極有效，而完成本發明。
圖1，係顯示本發明的工件的洗淨裝置一例的要部圖。又，圖2 (a)中顯示圖1所示的洗淨裝置的上部附近放大圖。圖1所示的工件洗淨裝置1中，第1固定體11，具有往鉛直方向延伸的筒狀第1筒狀部11a以及覆蓋上述第1筒狀部11a上部的蓋部11b。蓋部11b，保持之後敘述的下部噴嘴19。又，第2固定體12，係筒狀構件，具有比第1固定體11的第1筒狀部11a大的徑，內部收納第1固定體11的第1筒狀部11a。這些第1固定體11及第2固定體12，固定至未圖示的底部，構成支撐旋轉體13的主柱。
旋轉體13，具有：筒狀的第2筒狀部13a，具有比第1固定體11的第1筒狀部11a大的徑而且具有比第2固定體12小的徑；旋轉台13b，配置在上述第2筒狀部13a的上部；以及工件保持體13c，設置在上述旋轉台13b的表面上，保持洗淨對象的工件。圖示例中，旋轉台13b中設置凹部13d，此凹部13d內收納第1固定體11的蓋部11b。
第2筒狀部13a，配置在第1固定體11的第1筒狀部11a與第2固定體12之間。於是，第1固定體11的第1筒狀部11a與旋轉體13之間的空隙中，配置上下一對第1軸承14，又，第2固定體與旋轉體13的第2筒狀部13a之間的空隙中，配置上下一對第2軸承15。於是，旋轉體13，經由第1軸承14及第2軸承15以第1固定體11及第2固定體12隨意旋轉支撐。
又，旋轉體13的第2筒狀部13a下部，延伸旋轉帶16，構成為透過馬達17的驅動，使第2筒狀部13a進而旋轉台13b上的工件W旋轉。
另一方面，洗淨裝置1的上部，設置向工件W表面(正面)噴射洗淨液的上部噴嘴18。此上部噴嘴18，在設定藥液的種類部分，例如噴射4種藥液的情況下，上部噴嘴18可以以等間隔配置的4支噴嘴構成。
又，第1固定體11的蓋部11b中，配置為保持向工件W背面噴射洗淨液的下部噴嘴19，向工件的背面中央部可以噴射洗淨液。下部噴嘴19，與上部噴嘴18同樣準備藥液的種類部分，例如噴射4種藥液的情況下，下部噴嘴19，可以以等間隔配置的4支噴嘴構成。
於是，本發明的洗淨裝置1中，在第1固定體11，設置用以從空隙排出第1固定體11與旋轉體13之間的空隙氣體之排氣口20，對此排氣口20，連接第1固定體11內配置的排氣管21的一端。又，對排氣管21的另一端，連接吸引手段22。吸引手段22，可以以吸引泵浦或氣體噴射器、水噴射器、蒸氣噴射器、等構成。
因此，工件W的洗淨中，透過驅動吸引手段22，吸引來自軸承14、15等生塵源的生塵物流通的第1固定體11與旋轉體13之間的空隙氣體，可以抑制到達工件W的背面中央部的生塵物。
又，排氣管21，最好不以金屬構成，而以耐藥性高的鐵氟龍(tetrafluoroethylene)(PFA)等氟系樹脂構成。
排氣口20，最好設置在比第1軸承14上側的軸承14高的位置。藉此，可以除去更多流通第1固定體11的第1筒狀部11a與旋轉體13的第2筒狀部13a之間空隙的生塵物。
又，排氣口20，最好設置第1固定體11的第1筒狀部11a與蓋部11b雙方。藉此，關於從第2固定體12與旋轉體13的第2筒狀部13a之間配置的第2軸承15、旋轉帶16、馬達17、滑輪(未圖示)等產生並透過洗淨裝置1外周發生的亂流通過第1固定體11與旋轉體13之間的生塵物、存在工件W下方空間的洗淨液的霧氣也可以除去。
又，在同一高度位置，最好往周方向上等間隔設置4個以上的排氣口20。藉此，洗淨中可以均勻進行生塵物的除去。
上述第1固定體11、第2固定體12及旋轉體13的外周，設置洗淨中防止往工件外周方向飛散的洗淨液飛散至洗淨裝置1外部之擋水蓋23以及接收洗淨液的接水杯24。接水杯24中，設置排出洗淨液的排液管24a以及排出洗淨裝置1內的空氣之排氣管24b。
透過使用這樣的洗淨裝置1進行工件W的洗淨，洗淨後，可以抑制工件W在背面中央部的粒子附著量增加。
(工件的洗淨方法)
本發明的工件洗淨方法，係利用上述本發明的工件洗淨裝置洗淨工件兩面的方法，其特徵在於包含：洗淨步驟，一邊以第1旋轉速度旋轉旋轉體13使工件W旋轉，一邊從上部噴嘴18向工件表面噴射洗淨液的同時，從下部噴嘴19向工件背面噴射洗淨液，洗淨工件W的兩面；以及乾燥步驟，以比上述第1旋轉速度更高的第2旋轉速度旋轉旋轉體13，使洗淨後的工件W乾燥。在此，乾燥步驟中至少在工件W的旋轉速度600rpm以上的期間，驅動吸引手段22，從排氣口20排出第1固定體11與旋轉體13之間的空隙氣體。
如上述，根據本發明的工件洗淨裝置1，除去來自軸承14、15等的生塵源的生塵物，洗淨後，可以抑制工件W在背面中央部的粒子附著量增加。
於是，如後述的實施例所示，乾燥步驟中至少在工件W的旋轉速度600rpm以上的期間，驅動吸引手段22，從排氣口20排出第1固定體11與旋轉體13之間的空隙氣體，藉此，洗淨後，可以抑制工件W在背面中央部的粒子附著量增加。
這樣，本發明的工件洗淨方法，特徵在於洗淨時以排氣線除去來自生塵源的生塵物，不特別限定具體的洗淨條件，可以以根據需要的條件進行。
例如，進行矽晶圓洗淨時，形成元件的表面朝上側，如圖2所示，旋轉台13b上的工件保持體13c上裝載矽晶圓。其次，驅動馬達17，經由第2筒狀部13a以例如100~2000rmp的旋轉速度使旋轉台13b旋轉。以此狀態，上部噴嘴18及下部噴嘴19，分別向矽晶圓的表面及背面噴射洗淨液。
使用的洗淨液，不特別限定，根據目的可以使用適當的洗淨液。例如，作為洗淨液，可以使用臭氧水、氫氟酸溶液、氨水等。
矽晶圓表面中，由於重力附著於矽晶圓表面(正面)的洗淨液，透過離心力往矽晶圓周部方向流動，全面擴展洗淨液。又，在背面側，矽晶圓上由於表面張力附著的洗淨液，也透過離心力全面擴展。以此方式，可以洗淨矽晶圓的正反面(洗淨步驟)。
其次，更高速使旋轉台13b旋轉的同時，驅動吸引手段22開始排氣，使矽晶圓乾燥。乾燥結束後，減速旋轉台13b，在停止旋轉台13b的時刻，停止吸引手段22的驅動。
又，透過使用的洗淨液，洗淨液的旋轉洗淨後，從上部噴嘴18及下部噴嘴19噴射超純水或臭氧水，進行沖洗處理，以除去晶圓的表面及背面上殘留的洗淨液也可以。
上述中，從矽晶圓流下或由於離心力飛濺的洗淨液或超純水的排水，以擋水蓋23及接水杯24接住，從排液管24a排出。這樣，可以洗淨矽晶圓。
[實施例]
以下，說明關於本發明的實施例，但本發明不限於本實施例。
(發明例1~5、比較例1~5)
使用圖1所示的工件洗淨裝置1，進行矽晶圓的洗淨。圖3，係顯示矽晶圓的洗淨引導圖，洗淨步驟的加速時間(圖3的(0)~(1))為8秒、300rpm的保持時間(圖3的(1)~(2))為77秒、乾燥步驟的加速時間(圖3的(2)~(3))為10秒、1500rpm的保持時間(圖3的(3)〜(4))為25秒、減速時間為(圖3的(4)〜(5))為7秒。
洗淨步驟中，矽晶圓的旋轉速度300rpm的狀態下，臭氧水的氧化洗淨處理與氫氟酸溶液的酸洗淨處理重複3次後，使用臭氧水進行沖洗處理。又，乾燥步驟，以旋轉速度1500rpm旋轉使矽晶圓旋轉乾燥，上述洗淨步驟及乾燥步驟中，以表1所示的排氣開始時序驅動吸引手段22，以排氣結束時序停止吸引手段22的驅動。
[表1]
  排氣開始的時序 排氣結束時序 粒子附著量的增加
習知例 － － 有
發明例1 洗淨步驟結束5秒前 乾燥步驟結束時 無
發明例2 洗淨步驟結束時 乾燥步驟結束時 無
發明例3 洗淨步驟結束5秒前 減速開始後到達600rpm時 無
發明例4 洗淨步驟結束時 減速開始後到達600rpm時 無
比較例1 洗淨步驟結束5秒前 減速開始後到達1400rpm時 有
比較例2 洗淨步驟結束時 減速開始後到達1400rpm時 有
比較例3 洗淨步驟結束5秒前 減速開始時 有
比較例4 洗淨步驟結束時 減速開始時 有
發明例5 乾燥步驟加速開始後到達600rpm時 減速開始後到達600rpm時 無
比較例5 乾燥步驟加速開始後到達1400rpm時 減速開始後到達600rpm時 有
關於上述習知例，發明例1〜5、比較例1〜5的矽晶圓，洗淨前及洗淨後，利用粒子測量器(KLA－Tencor公司製：Surfscan SP2)測量附著在晶圓背面的粒子數量。於是，調查了洗淨後增加的粒子數量有無增加。得到的結果顯示在表1。
圖4，顯示表示洗淨中附著的粒子之亮點缺陷(light point defect,LPD)圖，(a)關於習知例，(b)關於比較例1，(c)關於發明例1。又，圖4，係透過從洗淨後的LPD圖減去洗淨前的LPD圖得到。
根據圖4很清楚地，關於習知例及比較例，明白洗淨中粒子附著。但是，關於實行排氣的比較例，明白相較於習知例增加的粒子數量很少。這，關於比較例2~5也相同。另一方面關於發明例1，洗淨中粒子不附著。即，乾燥步驟的加速開始後到達600rpm前，開始排氣，減速開始後到達600rpm時如果停止轉移的排氣，即，矽晶圓的旋轉速度在600rpm以上的期間排氣的話，明白可以防止粒子的附著量增加。這，關於發明例2~5也相同。
[產業上的利用可能性]
根據本發明，洗淨後，因為可以抑制工件背面中央部的粒子附著量增加，在半導體晶圓製造業中有用。
1:工件的洗淨裝置
11:第1固定體
11a:第1筒狀部
11b:蓋部
12:第2固定體
13:旋轉體
13a:第2筒狀部
13b:旋轉台
13c:工件保持體 13d:凹部 14:第1軸承 15:第2軸承 16:旋轉帶 17:馬達 18:上部噴嘴 19:下部噴嘴 20:排氣口 21:排氣管 22:吸引手段 23:擋水蓋 24:接水杯 24a:排液管 24b:排氣管 W:工件
[圖1]係顯示本發明的工件的洗淨裝置一例的要部圖； [圖2](a)係圖1所示的洗淨裝置的上部附近放大圖，(b)上面視之際的蓋部； [圖3]係顯示實施例中的矽晶圓洗淨引導圖；以及 [圖4]係顯示洗淨中附著的粒子之LPD圖，(a)關於習知例，(b) 關於比較例1，(c)關於發明例1。
1:工件的洗淨裝置
11:第1固定體
11a:第1筒狀部
11b:蓋部
12:第2固定體
13:旋轉體
13a:第2筒狀部
13b:旋轉台
13c:工件保持體
13d:凹部
14:第1軸承
15:第2軸承
16:旋轉帶
17:馬達
18:上部噴嘴
19:下部噴嘴
20:排氣口
21:排氣管
22:吸引手段
23:擋水蓋
24:接水杯
24a:排液管
24b:排氣管
W:工件

Claims (6)

  1. 一種工件的洗淨裝置，包括： 第1固定體，具有往鉛直方向延伸的筒狀第1筒狀部以及覆蓋上述第1筒狀部上部的蓋部； 第2固定體，具有比上述第1固定體的上述第1筒狀部更大的徑，內部收納上述第1固定體的上述第1筒狀部； 旋轉體，具有： 第2筒狀部，具有比上述第1固定體的上述第1筒狀部更大的徑且比上述第2固定體更小的徑； 旋轉台，配置在上述第2筒狀部上部；以及 工件保持體，設置在上述旋轉台表面，保持洗淨對象的工件； 上述第2筒狀部配置在上述第1固定體的上述第1筒狀部與上述第2固定體之間，上述旋轉體利用上述第1固定體的上述第1筒狀部與上述旋轉體之間的空隙中配置的上下一對第1軸承以及上述第2固定體與上述旋轉體的上述第2筒狀部之間的空隙中配置的上下一對第2軸承，由上述第1固定體及上述第2固定體隨意旋轉支撐； 上部噴嘴，對上述工件表面噴射洗淨液；以及 下部噴嘴，配置在上述第1固定體內部的同時，固定至上述蓋體，向上述工件背面噴射洗淨液； 其特徵在於： 上述工件的洗淨裝置中，包括： 排氣口，設置在上述第1固定體中，用以從上述空隙排出上述第1固定體與上述旋轉體之間的空隙氣體； 排氣管，配置在上述第1固定體內，一端連接至上述排氣口；以及 吸引手段，連接至上述排氣管的另一端，吸引上述第1固定體與上述旋轉體之間的空隙氣體。
  2. 如請求項1之工件的洗淨裝置，其中， 上述排氣口，設置在比上述第1軸承上側的軸承更高的位置。
  3. 如請求項2之工件的洗淨裝置，其中， 上述排氣口，設置在上述第1筒狀及上述蓋體雙方中。
  4. 如請求項1～3中任一項之工件的洗淨裝置，其中， 在相同的高度位置上，往周方向等間隔設置4個以上的排氣口。
  5. 一種工件的洗淨方法，利用如請求項1〜4中任一項之工件的洗淨裝置洗淨工件兩面，包括： 洗淨步驟，一邊以第1旋轉速度旋轉上述旋轉體使上述工件旋轉，一邊從上述上部噴嘴向上述工件表面噴射洗淨液的同時，從上述下部噴嘴向上述工件背面噴射洗淨液，洗淨上述工件的兩面；以及 乾燥步驟，以比上述第1旋轉速度更高的第2旋轉速度旋轉上述旋轉體，使洗淨後的上述工件乾燥； 其特徵在於： 上述乾燥步驟中至少在上述工件的旋轉速度600rpm以上的期間，驅動上述吸引手段，從上述排氣口排出上述第1固定體與上述旋轉體之間的空隙氣體。
  6. 如請求項5之工件的洗淨方法，其中， 上述工件是矽晶圓。
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