JP2007081311A - Single wafer cleaning apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】 乾燥後のウェハ上に筋状の水滴の痕が発生するのを防ぐことができる枚葉型ウェハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法を得る。
【解決手段】 ウェハを保持するスピンテーブルと、ウェハの中央上部から10L/min以下の流量で純水を供給し、ウェハ上に均一な液盛りを行う純水ノズルと、スピンテーブルによりウェハを50rpm以下の回転速度で回転させながら、ウェハの中央上部からウェハの中心に10L/min以下の流量でガスを供給するガスノズルとを備えている。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a single wafer cleaning apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device capable of preventing the generation of traces of streaky water droplets on a dried wafer.
SOLUTION: A spin table for holding a wafer, a pure water nozzle for supplying pure water at a flow rate of 10 L / min or less from the center upper portion of the wafer, and uniformly depositing the liquid on the wafer, and the spin table at 50 rpm. And a gas nozzle that supplies gas at a flow rate of 10 L / min or less from the upper center of the wafer to the center of the wafer while rotating at the following rotation speed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ウェハを一枚毎に洗浄する枚葉型ウェハ洗浄装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a single wafer cleaning apparatus for cleaning wafers one by one and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.
従来のスピン型枚葉洗浄装置を用いたウェハの洗浄について図8を参照しながら説明する。まず、ウェハ1をスピンテーブル2に載せ、ウェハチャックピン4でウェハ1の側壁を保持して、薬液処理、超音波洗浄又は二流体洗浄などの物理力による洗浄処理を行う。そして、純水ノズル6から純水5を供給してウェハ1を洗浄する。その後、ウェハ1を高速で回転させ、遠心力により水滴20をウェハ外に弾き飛ばして除去し、そして自然乾燥させる(例えば、特許文献1参照)。
Wafer cleaning using a conventional spin-type single wafer cleaning apparatus will be described with reference to FIG. First, the
90mmSOC以降の世代のCu配線層間膜には低誘電率kの低い膜(Low−k膜)が適用されている。このLow−k膜は、水に対する接触角が90°前後又はそれ以上の疎水性膜である。このような疎水性膜が露出したウェハ1をスピン型枚葉洗浄装置で洗浄すると、乾燥工程初期の低速回転時には、遠心力が小さいウェハ1中心部で微小な水滴20が残留し、回転速度が上がった時に水滴20がウェハ1外に弾き飛ばされる。これにより乾燥後のウェハ1上に筋状の水滴の痕23が発生し、乾燥後の検査で異物が検出されることがあった。
A film with a low dielectric constant k (Low-k film) is applied to the Cu wiring interlayer film of the generation after 90 mm SOC. This Low-k film is a hydrophobic film having a contact angle with water of around 90 ° or more. When the
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、乾燥後のウェハ上に筋状の水滴の痕が発生するのを防ぐことができる枚葉型ウェハ洗浄装置及び半導体装置の製造方法を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a single-wafer type wafer cleaning apparatus capable of preventing the generation of streak of water droplets on a dried wafer. And the manufacturing method of a semiconductor device is obtained.
本発明に係る枚葉型ウェハ洗浄装置は、ウェハを保持するスピンテーブルと、ウェハの中央上部から10L/min以下の流量で純水を供給し、ウェハ上に均一な液盛りを行う純水ノズルと、スピンテーブルによりウェハを50rpm以下の回転速度で回転させながら、ウェハの中央上部からウェハの中心に10L/min以下の流量でガスを供給するガスノズルとを備えている。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。 A single wafer cleaning apparatus according to the present invention includes a spin table that holds a wafer, and a pure water nozzle that supplies pure water at a flow rate of 10 L / min or less from the upper center of the wafer to uniformly deposit liquid on the wafer. And a gas nozzle for supplying gas at a flow rate of 10 L / min or less from the upper center of the wafer to the center of the wafer while rotating the wafer at a rotation speed of 50 rpm or less by a spin table. Other features of the present invention will become apparent below.
本発明により、乾燥後のウェハ上に筋状の水滴の痕が発生するのを防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the formation of streak-like water droplets on the dried wafer.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る枚葉型ウェハ洗浄装置の正面図である。この枚葉型ウェハ洗浄装置は、ウェハ1を保持するスピンテーブル2と、スピンテーブル2を回転させるモーター3と、ウェハ1の側壁を保持するウェハチャックピン4と、ウェハ1上に純水5を供給する純水ノズル6と、純水ノズル6の位置を制御する可動アーム7と、純水5の流量を制御する純水流量コントロール8と、ウェハ1上にガス9を供給するガスノズル10と、ガスノズル10の位置を制御する可動アーム11と、ガス9の流量を制御するガス流量コントロール12とを備えている。なお、純水ノズルとガスノズルは、共通の可動アームに取り付けてもよい。
FIG. 1 is a front view of a single wafer cleaning apparatus according to
上記の枚葉型ウェハ洗浄装置を用いた洗浄方法について説明する。まず、ウェハ1をスピンテーブル2に載せ、薬液処理、超音波洗浄又は二流体洗浄などの物理力による洗浄処理を行う。
A cleaning method using the above single wafer cleaning apparatus will be described. First, the
次に、純水リンス工程を行うため、スピンテーブル2を制御してウェハ1を静止状態又は30rpm以下の低速回転状態にする。そして、可動アーム7により、純水ノズル6をウェハ1の中央上部に移動させ、純水ノズル6の位置をウェハ1の表面から50mm以下、好ましくは20mm以下の高さに制御する。そして、純水ノズル6により、ウェハ1の中央上部から10L/min以下、好ましくは5L/mmin以下の流量で純水5を供給し、ウェハ1上に均一な液盛りを行う。液盛りした液面が乱れるのを防ぐため、純水5の供給を停止する際は徐々に流量を少なくする。また、ウェハ1上の液盛りを維持するため、ウェハ1側壁を保持するウェハチャックピン4には疎水性の材質を用いるのが好ましい。
Next, in order to perform the pure water rinse process, the spin table 2 is controlled to bring the
次に、可動アーム11により、ガスノズル10の位置をウェハ1の表面から5〜50mm、好ましくは5〜20mmの高さに制御する。そして、スピンテーブル2によりウェハ1を50rpm以下、好ましくは30rpm以下の回転速度で回転させながら、ガスノズル10によりウェハ1の中央上部からウェハ1の中心に0.1〜10L/min、好ましくは0.5〜5L/minの流量でガス9を供給し、液盛りした純水5に穴を開ける。ガス9を吹き付けた際に液盛りした液面が乱れるのを防ぐため、ガス9の流量を徐々に多くする。
Next, the position of the
そして、液盛りした純水5の中央に穴が開いたら、段階的にウェハ1の回転速度を上げて、遠心力の効果により純水5をウェハ1外周から外へ押し出すことにより、中心部の穴を徐々に大きくし、ウェハ1上から完全に純水5を除去する。そして、純水5が除去できたら回転速度を500rpm以上の高速回転で乾燥を行う。
Then, when a hole is opened in the center of the
ウェハ1表面が疎水性であるため、その上の純水5は強い表面張力の影響で一つの塊になろうとし、ゆっくりとウェハ1中央から穴を大きくすることで微小な液滴の残留なく一つの塊としてウェハ1外周まで純水5を除去することができる。
Since the surface of the
ガスノズル10として、通常のストレート型のものを用いてもよいが、図2に示すような先端がなめらかに凸状に湾曲した末広がり形状のコアンダ効果ガスノズル13を用いるのが好ましい。これにより、液盛りした純水5にガス9を吹き付ける際に、末広がりのノズル側壁に沿って流れるガス流がノズル先端で水平方向に射出されるため、液盛りした純水5に穴開けした後、コアンダ効果ガスノズル13をウェハ1に近づけるとより効果的に純水5を周辺に押しのけることができる。
As the
また、ガスノズル10として、図3(a)(b)に示すような、ストレート型のガスノズル14と、ストレート型のガスノズル14の先端外側に上下方向に移動可能に接続されたコアンダ効果ガスノズル13とを備えた複合型ノズルを用いるのが更に好ましい。このガスノズルを用いることで、図3(a)に示すように最初は直進性の強いストレート型のガスノズル14よりガス9を噴きつけて純水5に穴を開け、その後、図3(b)に示すようにコアンダ効果ガスノズル13を延ばして水平方向へ噴出す作用でより効果的に純水5の穴を広げることができる。
Further, as the
実施の形態1に係る枚葉型ウェハ洗浄装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法により、水洗リンス後に疎水性ウェハ上に残留する微小な水滴を除去し、微小な水滴がウェハ上にない状態にしてから、回転を上げてスピン乾燥を行うため、乾燥後のウェハ上に筋状の水滴の痕が発生するのを防ぐことができる。 A state in which minute water droplets remaining on a hydrophobic wafer are removed after rinsing with water and no minute water droplets are present on the wafer by the single wafer cleaning device according to the first embodiment and the semiconductor device manufacturing method using the same. Then, since rotation is increased and spin drying is performed, it is possible to prevent generation of traces of streak-like water droplets on the dried wafer.
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2に係る枚葉型ウェハ洗浄装置の正面図であり、図5はその側面図である。この枚葉型ウェハ洗浄装置は、ウェハ1を保持するスピンテーブル2と、スピンテーブル2を回転させるモーター3と、ウェハ1の側壁を保持するウェハチャックピン4と、ウェハ1の下面を支えるウェハ押上げピン15と、スピンテーブル2上に保持したウェハ1の表面を非接触でスキャンする親水性洗浄棒16と、親水性洗浄棒16の動作を制御する親水性洗浄棒コントローラ17と、ウェハ1上に純水5を供給する純水吐出口18と、純水5の流量を制御する純水流量コントロール8を備えている。
FIG. 4 is a front view of a single wafer cleaning apparatus according to
上記の枚葉型ウェハ洗浄装置を用いた洗浄方法について説明する。まず、ウェハ1をスピンテーブル2に載せ、ウェハチャックピン4でウェハ1の側壁を保持し、ウェハ押上げピン15でウェハ1の下面を支える。次に、薬液処理、超音波洗浄又は二流体洗浄などの物理力による洗浄処理を行う。
A cleaning method using the above single wafer cleaning apparatus will be described. First, the
次に、実施の形態1と同様に純水リンス工程を行う。その後、ウェハ1上に純水5が残留した状態で回転を停止し、親水性洗浄棒16でウェハ1全面を一定方向に非接触でスキャンする。具体的には、親水性洗浄棒16は、静止したウェハ1の表面から0.5〜10mm、好ましくは1〜5mmの高さをスキャンする。また、親水性洗浄棒16のスキャン速度は1〜100mm/sec、好ましくは10〜50mm/secである。これにより、ウェハ1上の水滴20は、親水性洗浄棒16に吸い寄せられ、親水性洗浄棒16とウェハ1の間に保持された状態でウェハ1上を移動するため、スキャンした部分の水滴20は除去される。
Next, a pure water rinsing step is performed as in the first embodiment. Thereafter, the rotation is stopped with the
ただし、親水性洗浄棒16とウェハ1の間は純水5で満たされている必要があるため、スキャンと同時にスキャン方向前方に純水5を供給する。このため、親水性洗浄棒16は、スキャン方向前方に純水5を供給するために1つ以上の純水吐出口18を有する。そして、スキャン方向前方に供給する純水5の流量を100ml/min以下、好ましくは1〜20ml/minで制御する。
However, since the space between the
スキャンの際に、親水性洗浄棒16が保持できる容量を越えた分の純水5は、ウェハ1端部からウェハ1外へ除去される。ウェハ1上をスキャンする機構を有するためスピンテーブル2は、バキュームチャック又はウェハ保持機構のウェハチャックピン4を開放して、下からウェハ押上げピン15で持ち上げて親水性洗浄棒16の動作に影響を与えないようにする。
At the time of scanning, a portion of the
そして、親水性洗浄棒16でウェハ1全面をスキャンした後は、回転速度を500rpm以上の高速回転で乾燥を行う。
Then, after the entire surface of the
実施の形態2に係る枚葉型ウェハ洗浄装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法により、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 The effect similar to that of the first embodiment can be obtained by the single wafer cleaning apparatus according to the second embodiment and the manufacturing method of the semiconductor device using the same.
実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3に係る枚葉型ウェハ洗浄装置の正面図であり、図7はその側面図である。この枚葉型ウェハ洗浄装置は、親水性洗浄棒16のスキャン方向前方に純水5を供給するために、親水性洗浄棒16のスキャン動作に同調して動作する純水ノズル21と、純水ノズル21の位置を制御する可動アーム22と、純水5の流量を制御する純水流量コントロール8とを設けている。その他の構成は実施の形態2と同様である。
FIG. 6 is a front view of a single wafer cleaning apparatus according to
実施の形態3に係る枚葉型ウェハ洗浄装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法により、実施の形態1及び2と同様の効果を得ることができる。 The effects similar to those of the first and second embodiments can be obtained by the single wafer cleaning apparatus according to the third embodiment and the semiconductor device manufacturing method using the same.
1 ウェハ
2 スピンテーブル
5 純水
6 純水ノズル
9 ガス
10 ガスノズル
13 コアンダ効果ガスノズル
14 ストレート型のガスノズル
16 親水性洗浄棒
18 純水吐出口
20 水滴
21 純水ノズル
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記ウェハの中央上部から10L/min以下の流量で純水を供給し、前記ウェハ上に均一な液盛りを行う純水ノズルと、
前記スピンテーブルにより前記ウェハを50rpm以下の回転速度で回転させながら、前記ウェハの中央上部から前記ウェハの中心に10L/min以下の流量でガスを供給するガスノズルとを備えたことを特徴とする枚葉型ウェハ洗浄装置。 A spin table for holding the wafer;
A pure water nozzle that supplies pure water at a flow rate of 10 L / min or less from the upper center of the wafer, and uniformly deposits on the wafer;
A gas nozzle that supplies gas from the upper center of the wafer to the center of the wafer at a flow rate of 10 L / min or less while rotating the wafer at a rotation speed of 50 rpm or less by the spin table. Leaf type wafer cleaning equipment.
前記スピンテーブル上に保持した前記ウェハの表面を非接触でスキャンする親水性洗浄棒とを備えたことを特徴とする枚葉型ウェハ洗浄装置。 A spin table for holding the wafer;
A single wafer cleaning apparatus comprising a hydrophilic cleaning rod that scans the surface of the wafer held on the spin table in a non-contact manner.
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