特表 2024-542649 ウェハ洗浄装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-15

(54)【発明の名称】ウェハ洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20241108BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20241108BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20241108BHJP

   B08B 3/08 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 643A

H01L21/68 N

B08B3/02 B

B08B3/08 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024532261

(86)(22)【出願日】2022-11-24

(85)【翻訳文提出日】2024-06-25

(86)【国際出願番号】 CN2022133987

(87)【国際公開番号】W WO2023093799

(87)【国際公開日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】202111434855.1

(32)【優先日】2021-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510005650

【氏名又は名称】エーシーエム リサーチ （シャンハイ） インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】ホー シードン

(72)【発明者】

【氏名】ハン ヤン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン ジャオミン

(72)【発明者】

【氏名】ホァン ティェンユィ

(72)【発明者】

【氏名】ジャオ ユンシァン

(72)【発明者】

【氏名】タオ シァオフォン

(72)【発明者】

【氏名】ドン シンピン

(72)【発明者】

【氏名】ジャア ショオナ

(72)【発明者】

【氏名】ワン ホイ

【テーマコード（参考）】

3B201

5F131

5F157

【Ｆターム（参考）】

3B201AA46

3B201AB03

3B201AB33

3B201AB44

3B201BB22

3B201BB62

3B201BB92

3B201BB98

5F131AA02

5F131BA37

5F131CA12

5F131CA32

5F131EA06

5F131EA24

5F131EB54

5F131EB55

5F157AA03

5F157AA17

5F157AB02

5F157AB33

5F157AB42

5F157AC01

5F157BB22

5F157BB23

5F157CF16

5F157CF20

5F157DC90

(57)【要約】

本発明により提供されるウェハ洗浄装置は、回転軸と、回転軸の上部に配置され、ウェハを保持するチャックと、回転軸に同軸に通された固定軸と、固定軸の上部及び下部をそれぞれ塞ぐ上端カバー及び下端カバーとを備える。ここで、固定軸は中空軸であり、固定軸の壁面には少なくとも１つの円状排気孔群が設けられている。下端カバーにはガス導入口が配置され、このガス導入口を介して保護ガスが固定軸の内部に供給される。保護ガスは、少なくとも１つの円状排気孔群を通して、固定軸と回転軸との間の環状空間に正圧を形成する。本発明は、固定軸の壁面に排気孔群を開口することにより、固定軸と回転軸との間の間隔に正圧の保護ガスを供給する。ガスシールが形成され、回転軸の下部領域で発生したパーティクルや金属等の汚染物質が、固定軸と回転軸との間の環状空間を介してウェハの背面側に拡散することを防止し、洗浄後のウェハの背面側の清浄度を向上させることができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部に、ウェハを保持するチャックが設けられた回転軸と、
前記回転軸を回転駆動する駆動機構と、
前記回転軸を同軸に貫通し、前記回転軸との間に環状の空間を有し、中空軸である固定軸と、
固定軸の上部を塞ぐ上端カバーと、
前記固定軸の下部を塞ぐ下端カバーと、を備え、
前記固定軸の壁には、少なくとも１つの円状排気孔群が設けられ、前記下端カバーには、前記固定軸の内部に保護ガスが供給されるガス導入口が形成されており、前記保護ガスは、前記少なくとも１つの円状排気孔群を介して、前記固定軸と前記回転軸との間の環状の空間に正圧を形成することを特徴とする、ウェハ洗浄装置。

【請求項2】

前記円状排気孔群のぞれぞれは、前記固定軸の周方向に沿って等間隔で配置され、下方に傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載のウェハ洗浄装置。

【請求項3】

各前記排気孔と前記固定軸の軸線との間の角度が３０°～６０°であることを特徴とする、請求項２に記載のウェハ洗浄装置。

【請求項4】

１つの円状排気孔群あたりの排気孔の数が４０個～６０個であることを特徴とする、請求項１に記載のウェハ洗浄装置。

【請求項5】

前記排気孔群から放出される前記保護ガスのガス速度が３ｍ／ｓ以上であることを特徴とする、請求項１に記載のウェハ洗浄装置。

【請求項6】

前記固定軸に通される前記保護ガスのガス圧は、３０ｐｓｉ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載のウェハ洗浄装置。

【請求項7】

前記固定軸には、少なくとも２つの周の排気孔群が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のウェハ洗浄装置。

【請求項8】

前記固定軸には、少なくとも３つの前記円状排気孔群が設けられている、ことを特徴とする請求項７に記載のウェハ洗浄装置。

【請求項9】

隣接する２つの前記円状排気孔群が前記固定軸の下端に近いほど、隣接する２つの前記円状排気孔群の間の軸方向の間隔が小さくなる、請求項８に記載のウェハ洗浄装置。

【請求項10】

前記下端カバーに構成された液体導入口と、
前記固定軸の内側に設けられた液体導入管と、
前記上端カバーに配置され、前記液体導入管を介して前記液体導入口に接続され、前記ウェハの背面側に洗浄液を供給する背面側ノズルと、
前記ウェハの正面側に洗浄液を供給する正面側ノズルと、をさらに備える、請求項１に記載のウェハ洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体製造技術の分野に関し、より具体的には、ウェハ洗浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ウェハの洗浄工程では、主にウェハの正面側を洗浄するが、半導体フィーチャサイズが小さくなるほど、ウェハの背面側の清浄度に対する要求が高くなる。そのため、１台のウェハ洗浄装置でウェハを洗浄する場合、ウェハの正面側と背面側を同時に洗浄するのが一般的である。

【0003】

図１に示すように、枚葉式洗浄装置では、被洗浄物であるウェハ２０が回転チャック１０に保持され、回転チャック１０及びウェハ２０が回転軸３０により回転駆動される。同時に、正面側ノズル４０及び背面側ノズル５０が、ウェハ２０の正面側及び背面側にそれぞれ上方及び下方から洗浄液を噴射し、ウェハ２０の表面の汚れを除去する。

【0004】

背面側ノズル５０は、回転軸３０の内部に同軸に配置された固定軸６０によってウェハ２０の背面下に固定されている。洗浄室の底部には、回転軸３０を回転駆動するためのギアやベルト等の駆動機構７０が設けられている。洗浄室の底部領域における部品の摩耗により、多数のパーティクルが発生する可能性がある。回転チャック１０を回転駆動する回転軸３０と、背面側ノズル５０を固定する固定軸６０との間には隙間があり、この隙間は洗浄室底部の環境に直結している。回転チャック１０が高速回転すると、ウェハ２０の背面側と回転チャック１０との間に一定の負圧が形成されるため、洗浄室底部で発生した微粒子汚染物質が固定軸６０と回転軸３０との隙間に沿って洗浄室内、特にウェハ背面側領域に吸引されることになり（図１の破線矢印は、微粒子汚染物質の吸引経路を示す）、ウェハ背面側領域の微粒子や金属含有量にさらに影響を与えることになる。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、ウェハの背面側に付着するパーティクルや金属などの汚染物質を効果的に低減し、ウェハ洗浄の歩留まりを向上させるウェハ洗浄装置を提供することを目的とする。

【0006】

上記の目的を達成するために、本発明により提供されるウェハ洗浄装置は、
上部に、ウェハを保持するチャックが設けられた回転軸と、
前記回転軸を回転駆動する駆動機構と、
前記回転軸を同軸に貫通し、前記回転軸との間に環状の空間を有し、中空軸である固定軸と、
固定軸の上部を塞ぐ上端カバーと、
固定軸の下部を塞ぐ下端カバーと、を備える。
ここで、固定軸の壁には、少なくとも１つの円状排気孔群が設けられ、前記下端カバーには、前記固定軸の内部に保護ガスが供給されるガス導入口が形成されており、前記保護ガスは、前記少なくとも１つの円状排気孔群を介して、前記固定軸と前記回転軸との間の環状の空間に正圧を形成する。

【0007】

本発明において、前記円状排気孔群のぞれぞれは、前記固定軸の周方向に沿って等間隔で配置され、下方に傾斜してもよい。

【0008】

本発明において、前記排気孔のそれぞれと固定軸の軸線との間の角度が３０°～６０°であってよい。

【0009】

本発明において、１つの円状排気孔群あたりの排気孔の数が４０個～６０個であってよい。

【0010】

本発明において、前記排気孔群から放出される前記保護ガスのガス速度が３ｍ／ｓ以上であってよい。

【0011】

本発明において、固定軸に通される前記保護ガスのガス圧は、３０ｐｓｉ以上であってよい。

【0012】

本発明において、前記固定軸には、少なくとも２つの円状排気孔群が設けられてよい。

【0013】

本発明において、前記固定軸には少なくとも３つの円状排気孔群が設けられてよい。

【0014】

本発明において、隣接する２つの円状排気孔群が固定軸の下端に近いほど、隣接する２つの円状排気孔群の間の軸方向の間隔が小さくなってよい。

【0015】

本発明において、前記ウェハ洗浄装置は、
前記下端カバーに構成された液体導入口と、
前記固定軸の内側に設けられた液体導入管と、
前記上端カバー上に設けられ、前記液体導入管を介して前記液体導入口に接続され、前記ウェハの背面側に洗浄液を供給する背面側ノズルと、
ウェハの正面側に洗浄液を供給する正面側ノズルと、をさらに備えてよい。

【0016】

本発明では、前記固定軸の壁面に排気孔群を開口することにより、前記固定軸と前記回転軸との隙間に正圧の保護ガスを供給する。ガスシールが形成され、回転軸の下部領域で発生したパーティクルや金属等の汚染物質が、固定軸と回転軸との間の環状空間を介してウェハの背面側に拡散することを防止し、洗浄後のウェハの背面側の清浄度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、従来のウェハ洗浄装置の斜視図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係るウェハ洗浄装置の斜視図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係る固定軸の概略図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態に係る固定軸の断面図である。

【図5】図５は、図４のＡ部の部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の技術内容、構成的特徴、達成される目的および効果をより詳細に説明するために、以下に実施形態および添付図面を参照して詳細に説明する。

【0019】

図２から図５を参照すると、本発明で提案されるウェハ洗浄装置は、回転軸１００と、回転軸１００を同軸に貫通する固定軸２００とを有する。回転軸１００と固定軸２００との間には、回転軸１００の自由な回転を可能にする環状の空間が存在する。

【0020】

回転軸１００の上部にはチャック３００が固定され、チャック３００にはチャックピン３１０が設けられている。チャックピン３１０により、ウェハＷがチャック３００に保持される。回転軸１００の下部には、回転軸１００を駆動してチャック３００とチャック３００に支持されたウェハＷとを同期回転させるための駆動機構４００が接続されている。一実施形態では、駆動機構４００はサーボモータである。

【0021】

固定軸２００は中空軸である。図３及び図４に示すように、固定軸２００の上部には上端カバー２１０が配置され、固定軸２００の下部には下端カバー２２０が設けられている。上端カバー２１０には、背面側ノズル２１１が設けられている。下端カバー２２０には、液体導入口２２１およびガス導入口２２２が設けられている。固定軸２００には、液体導入管２３０が設けられている。液体導入口２２１は、液体導入管２３０を介して背面側ノズル２１１に接続され、ウェハＷの背面側に洗浄液を供給してウェハＷの背面側の汚れを除去する。

【0022】

図２に示すように、ウェハ洗浄装置は、ウェハＷに洗浄液を供給するための正面側ノズル５００をさらに備えている。一般に、正面側ノズル５００は、スイングアームに取り付けられており、スイングアームを駆動することにより、ウェハＷの中央部からウェハＷの端部に向けてウェハＷに洗浄液を噴射することができる。

【0023】

本実施形態では、固定軸２００の壁面に、少なくとも１つの円状排気孔群２４０が設けられている。各円状排気孔群２４０は、多数の排気孔からなる。各円状排気孔群２４０は、４０個～６０個の排気孔、例えば５６個の排気孔が設けられていることが好ましい。排気孔の形状は、円形、円弧状、矩形など任意の形状でよく、本明細書において特に限定されない。排気孔が円形孔である場合、好ましくは、孔の直径は０．５ｍｍ～５ｍｍである。上端カバー２１０および下端カバー２２０は、固定軸２００の上部および下部をそれぞれ塞ぐため、固定軸２００の中空構造は、少なくとも１つの周の排気孔群２４０とガス導入口２２２との間の連通流路として構成される。図４の矢印は、保護ガスの流路を示している。保護ガス、例えばＮ_２、または不活性ガスは、ガス導入口２２２を通って固定軸２００の中空構造内に供給され、少なくとも１つの周の排気孔群２４０を通って回転軸１００と固定軸２００との間の環状空間に入り、それによって環状空間内に正圧が形成される。回転軸１００と固定軸２００との間に効果的なガスシールが形成されるように、保護ガスは３０ｐｓｉ以上のガス圧力で固定軸２００に供給され、排気孔群２４０から放出される保護ガスのガス速度は３ｍ／ｓ以上となる。

【0024】

各円状排気孔群２４０は、固定軸２００の周方向に沿って等間隔に配置され、下方に傾斜している。各排気孔２４０と固定軸２００の軸線との間の角度αは、３０°～６０°、例えば４５°である。

【0025】

回転軸１００と固定軸２００との間の環状空間に沿ってウェハＷの背面側への汚染物質の拡散をより良好に防止するために、固定軸２００の壁面に２つ、３つまたはそれ以上の複数の円状排気孔群２４０を設けてもよい。少なくとも２つの円状排気孔群２４０を設けることにより、回転軸１００と固定軸２００との間の環状空間に多層正圧ガスシールが形成され、装置の底部領域で発生するパーティクルや金属などの汚染物質の上方への拡散をよりよく遮断することができる。

【0026】

排気孔群２４０が少なくとも３つの円を形成する場合、排気孔群２４０の隣接する２つの円の間隔は同じでも異なっていてもよい。隣接する２つの円状排気孔群２４０の間隔が異なることが好ましく、隣接する２つの円状排気孔群２４０が固定軸２００の下端に近いほど、隣接する２つの円状排気孔群２４０の軸方向の間隔が小さくなる。これにより、固定軸２００の下部に近いほどガスシールの強度が強くなり、装置の下部領域で発生したパーティクルや金属などの汚染物質が上方に拡散しにくくなると考えられる。図５に示すように、本実施形態では、固定軸２００の軸方向に沿って、下から順に、第１の円状排気孔群２４１、第２の円状排気孔群２４２、第３の円状排気孔群２４３が設けられている。ここで、第１の円状排気孔群２４１と第２の円状排気孔群２４２との軸方向の間隔は、第２の円状排気孔群２４２と第３の円状排気孔群２４３との軸方向の間隔よりも小さい。具体的には、第１の円状排気孔群２４１と第２の円状排気孔群２４２との軸方向の間隔は５ｍｍ～１０ｍｍ、例えば９ｍｍであり、第２の円状排気孔群２４２と第３の円状排気孔群２４３との軸方向の間隔は３０ｍｍ～５０ｍｍ、例えば４０ｍｍである。

【0027】

以上のように、本発明は、上述した実施形態及び関連図を通じて、関連技術を具体的かつ詳細に開示したもので、当業者であれば適宜実施することができる。上述した実施形態は、本発明を説明するために用いられているに過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲は、本発明の特許請求の範囲によって定義されるものとする。本明細書に記載された構成要素の数の変更または同等の構成要素の置換は、依然として本発明の特許請求の範囲に含まれるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】