基板清洗装置和基板清洗方法
专利名称：基板清洗装置和基板清洗方法
技术领域：
本发明涉及清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗装置和基板清洗方法。
背景技术：
在各种基板处理工序后的晶片清洗中，采用以水为基础的湿式(wet)清洗被。专利文献I中公开有ー种基板清洗装置，包括使晶片旋转的旋转机构；向晶片线状地喷出清洗液的线状喷出喷嘴；和沿着晶片使线状喷出喷嘴移动的移动机构。根据专利文献I的基板清洗装置，即使是大型的晶片，也能够使用清洗水极大地提高处理能力(throughput)和清洗能力地进行清洗。另ー方面，ー种湿式清洗方法在探讨中，S卩，为了防止由晶片表面的微观粗糙度(micro roughness)、基板材料的损失等造成的器件(device)性能的劣化,利用稀释后的清 洗剂，利用物理的辅助方法弥补由清洗剂的稀释造成的清洗力的降低。作为物理的辅助方法，能够列举超声波清洗、双流体喷射清洗等。双流体喷射清洗是将纯净水和高压氮气混合从喷嘴喷射微小液滴并利用该微小液滴碰撞晶片表面时发生的冲击波除去污垢的方法。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2000-325894号公报
发明内容
但是，现有技术的湿式清洗方法，随着在晶片上形成的器件结构的微型化和复杂化，具有以下的技术课题。第一课题在利用超声波、双流体喷射(spray)等物理的辅助方法的情况下，被微型化的器件结构会有物理损伤。第二课题被微型化的器件结构会由于水的表面张カ而破坏。第三课题在湿式清洗后干燥基板的情况下，在基板表面产生水印(watermark),导致器件性能的劣化和故障。第四课题在基板上形成的水溶性材料、例如镧(La)在清洗エ序受到损伤。第五课题在基板上形成的被清洗物以外的基板材料会由于清洗而损失。第六课题由于在清洗エ序中带电的水和基板之间产生的放电，器件结构会被破坏。另外，作为避开上述湿式清洗的技术课题的方法，提出了使用氮气N2、氩气Ar的极低温喷雾(Aerosol)照射方法。但是，只限于能够清洗的污染物，除去各种各样的污染物是困难的。本发明是鉴于如上的情况而做出的，其目的是提供基板清洗装置和基板清洗方法，即，向基板分别喷射不同的多个清洗剂分子各自集合多个而成的团簇，并且吸引通过喷射该团簇而被除去的被清洗物，由此避开微观粗糙度、水印、基板材料损失、器件结构的破坏这些湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板上除去更加多种多样的污染物。用于解决课题的方法本发明的基板清洗装置是清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗装置，其特征在于，包括团簇喷射装置，其将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到上述基板；吸引装置，其吸引通过喷射上述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物；和使上述基板与上述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。本发明的基板清洗装置的特征在于包括收纳上述基板的收纳体；使上述收纳体的内部减压的真空泵；和收纳清洗剂的清洗剂收纳部，其中，上述团簇喷射装置包括从 上述清洗剂收纳部向上述收纳体供给上述清洗剂的供给路径；和喷射通过上述供给路径供给的清洗剂的多个喷嘴，上述多个喷嘴并排设置。本发明的基板清洗装置的特征在于上述吸引装置包括多个吸引部，多个上述吸引部与各喷嘴并排设置。本发明的基板清洗装置是清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗装置，其特征在于，包括将清洗剂分子集合多个而成的团簇分别喷射到上述基板的团簇喷射装置；将输送气体送出到基板的装置，其中，上述输送气体将通过喷射上述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送；和使上述基板与上述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。本发明的基板清洗装置的特征在于包括收纳上述基板的收纳体；使上述收纳体的内部减压的真空泵；和收纳清洗剂的清洗剂收纳部，其中，上述团簇喷射装置包括从上述清洗剂收纳部向上述收纳体供给上述清洗剂的供给路径；和喷射通过上述供给路径供给的清洗剂的多个喷嘴，上述多个喷嘴并排设置。本发明的基板清洗装置的特征在于上述喷嘴的喷射ロ截面是线状。本发明的基板清洗装置的特征在于包括支承多个上述喷嘴的支承部件，使得上述清洗剂的喷射方向成为上述基板的非法线方向。本发明的基板清洗装置的特征在于上述多个清洗剂分子是从有机溶剂、氟化氢、盐酸、臭氧、氨-过氧化氢、水、异丙醇、氮和氩构成的组选择的物质的分子。本发明的基板清洗方法是清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗方法，其特征在于将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到上述基板的エ序；将输送气体送出到基板的エ序，其中上述输送气体将通过喷射上述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送；和变更团簇的喷射位置的エ序。本发明的基板清洗方法是清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗方法，其特征在于包括喷射清洗剂分子集合多个而成的团簇到所述基板的エ序、将通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送的输送气体送出到基板的エ序和变更团簇的喷射位置的エ序。本发明中，利用团簇喷射装置，ー边将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到基板，一边扫描基板。考虑到在清洗剂的团簇到达基板表面时清洗剂分子以接近液体的高密度状态在基板表面扩展，能够推测以液相的清洗剂作用于被清洗物的方式除去被清洗物。通过团簇的喷射而被除去的被清洗物，由于被吸引装置吸引，所以能够抑制被清洗物再附着到基板。另外，利用喷射到基板的清洗剂分子的团簇，与极低温喷雾照射方法相比较，能够除去更加多种多样的污染物。而且，由于没有使用水清洗，所以能够避开微观粗糙度、水印、基板材料损失、器件结构的破坏这些湿式清洗具有的技术课题。另外，在照射了离子束的情况下，虽然存在由离子和电子造成基板损伤的风险，但是在将清洗剂的团簇喷射到基板的情况下，有机溶剂分子只沿基板表面扩展，基板没有损伤。 本发明中，收纳体的内部被真空泵减压。构成团簇喷射装置的多个喷嘴并排设置，各喷嘴将从清洗剂收纳部通过供给路径供给的清洗剂向收纳体内喷射。从喷嘴喷射出的各清洗剂由于绝热膨胀温度降低而被团簇化。本发明中，由于多个吸引部与多个各喷嘴并排设置，所以能够高效地除去通过多 种清洗剂的团簇喷射而被除去的被清洗物。本发明中，利用团簇喷射装置，ー边将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到基板，一边扫描基板。清洗剂的团簇喷射的作用如上所述。由于利用团簇的喷射而被除去的被清洗物，通过送出到基板的输送气体而被向外部输送，所以能够抑制被清洗物再附着到基板。本发明中，收纳体的内部被真空泵减压。构成团簇喷射装置的多个喷嘴并排设置，各喷嘴使从清洗剂收纳部通过供给路径供给的清洗剂向收纳体内喷射。从喷嘴喷射出的各清洗剂由于绝热膨胀温度降低而被团簇化。本发明中，由于喷嘴的喷射ロ的截面是线状，所以能够高效地清洗基板。本发明中，喷嘴被支承部件支承使得清洗剂的喷射方向成为基板的非法线方向。因此，通过在喷射团簇的同时使喷嘴向基板的外侧输送，能够利用团簇的喷射将从基板除去的被清洗物吹飞。本发明中，能够除去抗蚀剂、硅氧化物SiOx、金属类、有机物类、各种颗粒(particle)或离子。发明的效果根据本发明，能够避开微观粗糙度、水印、基板材料损失、器件结构的破坏这些湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板上除去更加多种多祥的污染物。
图I是示意性地表示本发明实施方式的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。图2是图I的II-II线剖视图。图3是示意性地表示团簇喷射头的ー结构例的侧剖视图。图4是表不第一至第三清洗剂的一例的图表。图5是表示对基板的团簇喷射和离子束照射的不同的说明图。图6是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。图7是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。图8是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。
图9是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。图10是概念性地表示使用四种清洗剂进行的基板清洗方法的一例的说明图。图11是示意性地表示变形例I的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。图12是示意性地表示变形例I的团簇喷射头的ー结构例的侧剖视图。图13是示意性地表示变形例2中的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。
具体实施例方式以下，对本发明基于表示其实施方式的附图进行详细描述。本发明实施方式的基板清洗装置是清洗附着有被清洗物的基板的装置，特别是能够避开湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板上除去更加多种多样的污染物。 <基板清洗装置>图I是示意性地表示本发明实施方式的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图，图2是图I的II-II线剖视图，图3是示意性地表示团簇喷射头3的一结构例的侧剖视图。本实施方式的基板清洗装置包括收纳晶片W的中空的大致长方体的处理室(收纳体)I。在处理室I中，如图2所示，在处理室I内的处理空间设置有用于搬入和搬出晶片W的搬入搬出ロ 11。通过用门体12关闭该搬入搬出ロ 11，能够使处理空间成为密闭状态。在处理室I的内设置有保持晶片W为大致水平的晶片支承台2。晶片支承台2包括承载晶片W的桌部21。在桌部21上，如图2所示，在上部设置有三个保持部件22，构成为使保持部件22分别与晶片W的圆周边缘三处抵接来保持晶片W为大致水平。桌部21包括从其大致中央部向下方突出的轴部23，轴部23的下端固定在处理室I。另外，在处理室I的上部设置有团簇喷射头3，该团簇喷射头3将不同的多种清洗剂分子分别集合多个而成的团簇分别喷射到晶片W，并且吸引由于团簇喷射而被除去的被清洗物。团簇喷射头3是形成为长度方向比晶片W的直径宽度大的棒状，如图3所示，包括分别喷射通过后述的第一至第三清洗剂供给管31a、32a、33a供给的第一至第三清洗剂的第一至第三喷嘴31c、32c、33c。第一至第三喷嘴31c、32c、33c在团簇喷射头3的输送方向上并排设置。以下，在说明第一至第三清洗剂的共同的结构时，适当统称第一至第三清洗剂为“清洗剤”。第一至第三喷嘴31c、32c、33c的喷射ロ部分31e、32e、33e的截面，如图2所示是线状，在长度方向上的喷射ロ的宽度是晶片W的直径以上。在处理室I被减压的状态下，从第一至第三喷嘴31c、32c、33c喷射的清洗剂由于绝热膨胀而被团簇化。另外，在团簇喷射头3，分别吸引通过从第一至第三喷嘴31c、32c、33c喷射清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物的三个第一至第三吸引部31d、32d、33d，与第一至第三喷嘴31c、32c、33c并排设置。吸引泵35通过吸引管34与第一至第三吸引部31d、32d、33d连接。另外，第一至第三喷嘴31c、32c、33c构成团簇喷射装置，第一至第三吸引部31d、32d、33d构成吸引通过喷射清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物的吸引装置。第一至第三喷嘴31c、32c、33c由喷嘴臂(支承部件)42支承。喷嘴臂42配置在被晶片支承台2支承的晶片W的上方，支承喷嘴使得第一至第三清洗剂的喷射方向为晶片W的非法线方向。喷嘴臂42的基端部被支承而能沿着配置为大致水平的导轨41自由移动。另外，还配置有使喷嘴臂42沿着导轨41移动的驱动机构43。利用导轨41和驱动机构43，构成沿晶片W的表面输送由喷嘴臂42支承的团簇喷射头3的输送机构。通过驱动机构43的驱动，喷嘴臂42能够在由晶片支承台2保持的晶片W的上方和比晶片W的边缘靠外侧的位置之间移动。驱动机构43的动作由控制部7控制。而且，导轨41和驱动机构43对应于使基板和团簇喷射装置沿附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。分别与收纳第一至第三清洗剂的第一至第三清洗剂供给部51、52、53连接的第一至第三清洗剂供给管(供给路径)31a、32a、33a连接在第一至第三喷嘴31c、32c、33c。第一至第三清洗剂供给管31a、32a、33a是从第一至第三清洗剂供给部51、52、53向处理室I供给气相状态的第一至第三清洗剂的供给路径，在第一至第三清洗剂供给管31a、32a、33a分别设置有第一至第三开闭阀31b、32b、33b。第一至第三开闭阀31b、32b、33b的开闭动作由控制部7控制。图4是表示第一至第三清洗剂的一例的图表。如图4所示，能够对应于被清洗物 的种类适当地选择第一至第三清洗剂。例如，为了除去抗蚀剂，可以第一清洗剂采用有机溶 齐U、第二清洗剂采用氮气N2。另外,为了使用高剂量(Dosage)除去形成有外壳(crust)的抗蚀剂，可以第一和第二清洗剂采用有机溶剂、第三清洗剂采用氮气N2。进ー步，为了除去一氧化硅SiO，可以第一清洗剂采用水、第二清洗剂采用氟化氢、第三清洗剂采用异丙醇IPA和氮气N2。再进ー步，为了除去金属，可以第一清洗剂采用盐酸HC1、第二清洗剂采用臭氧
O3、第三清洗剂采用氮气N2。再进ー步，为了除去抗蚀剂以外的有机物，可以第一清洗剂采用臭氧O3、第二清洗剂采用氮气N2。再进ー步，为了除去其他的颗粒，可以第一清洗剂采用氨水溶液APM，第二清洗剂采用氮气N2,或者第一清洗剂采用N2或者氩气Ar。再进一歩，为了除去氟F、盐酸HC1、氨NH4的离子，可以第一清洗剂采用水H20、第二清洗剂采用异丙醇IPA、第二清洗剂米用N2。在要除去多种类的被清洗物的情况下，为了除去各被清洗物，可以将需要的清洗剂按顺序团簇喷射，或者可以对各被清洗物适当地选择共用的清洗剂使得能够共同化。例如，在要除去抗蚀剂、抗蚀剂以外的有机物和颗粒的情况下，可以第一清洗剂采用有机溶齐U、第二清洗剂米用臭氧O3、第二清洗剂米用氮气n2。而且，在处理室I的适当位置设置有排气部10，将处理室I内部减压到例如约IOPa的真空泵6通过配管63与各排气部10连接。为了清洗剂的团簇化利用清洗剂的绝热膨胀来实现，优选团簇喷射头3的附近为减压状态。例如，如图I所示，可以在团簇喷射头3的附近设置第一排气部10，在处理室I的侧壁的下部设置第二和第三排气部10、10。真空泵6，例如包括涡轮分子泵6101^:1\^130 Molecular Pump)和在其前级设置的粗加工用的干式真空泵662 (DP Dry Pump)，真空泵6的动作由控制部7控制。图5是表不对基板的团族喷射和尚子束照射的不同的说明图。此处，对表不在使氩原子的离子束和团簇照射或喷射到基板的情况下的氩原子的行为和基板的状态的模拟进行说明。另外，认为关于清洗剂分子的离子束和团簇也表现与氩原子同样的行为。图5A、B表示离子束和团簇的照射及喷射前后的基板、和照射到基板的氩离子和氩的团簇。在图5A中，例如表示集中有2000个氩原子的离子束。离子束具有20KeV的能量。因此，构成集中有2000个氩原子的离子束的各个氩原子具有IOeV的能量。这样，知道在高能量的氩原子碰撞到基板时，如图5B所示基板发生了物理性的损伤。基板的损伤，不言而喻，将导致器件的故障和性能的降低。另ー方面，在图5B的右图中，例如表示集中有20000个氩原子的的团簇。团簇也与离子束ー样具有20KeV的能量。因此，构成集中有20000个氩原子的离子束的各个氩原子具有IeV的能量。这样，可知在低能量的氩原子碰撞到基板时，如图5B所示不会损伤基板并且以接近液体的高密度状态在基板表面扩展。根据以上的模拟结果，在将清洗剂的团簇喷射到晶片W的情况下，可以认为清洗剂分子不损伤晶片W并且以如液体的高密度状态在晶片W表面扩展。由于清洗剂分子以接近液体的状态在晶片W表面扩展，可以认为清洗剂和被清洗物的反应是接近液相反应的状态，可以预想能够利用清洗剂高效地除去被清洗物。<基板清洗方法>接着，对使用上述的基板清洗装置从晶片W除去被清洗物的方法进行说明。图6至图9是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。如图6所示，对在晶片W上附着有能够分别利用第一至第三清洗剂清洗的三种被清洗物的情况进行说明。首先，控制部7驱动真空泵6，将处理室I的内部减压(抽真空)到约10Pa，通 过控制驱动机构43的动作，将团族嗔射头3输送到晶片W的一端侧(例如，图I中最左端侧)。然后，控制部7通过使第一至第三开闭阀31b、32b、33b为开状态，将第一至第三清洗剂向第一至第三喷嘴31c、32c、33c供给。接着，控制部7通过驱动吸引泵35，开始进行利用第一至第三清洗剂的团簇喷射而被除去的被清洗物的吸引。另外，控制部7通过控制驱动机构43的动作，使团簇喷射头3以规定的速度从晶片W的一端向另一端侧(例如，图I中最右端侧)输送。供给到第一至第三喷嘴31c、32c、33c的第一至第三清洗剂向处理室I内的晶片W喷射，由于处理室I的内部被真空泵6减压，所喷射的第一至第三清洗剂绝热膨胀，分别生成第一至第三清洗剂分子集合而成的团簇。生成的第一至第三清洗剂的团簇与晶片W表面碰撞。在团簇喷射头3移动，并且第一清洗剂的团簇向晶片W喷射的情况下，如图7所示，被清洗物被第一清洗剂分解。然后，被除去的被清洗物通过喷射到晶片W上的第一清洗剂的团簇被吹飞向第一吸引部31d侧，被第一吸引部31d吸引。在团簇喷射头3移动、对第一清洗剂团簇喷射后的部位如图8所示喷射第二清洗剂的团簇时，第二被清洗物被分解，被第二吸引部32d吸引。进而，在团簇喷射头3移动、对第三清洗剂团簇喷射后的部位如图9所示喷射第三清洗剂的团簇时，第三被清洗物被分解，被第三吸引部33d吸引。如上所述，通过喷射第一至第三清洗剂的团簇，能够除去多种多样的被清洗物。根据实施方式的基板清洗装置和基板清洗方法，能够避开湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板上除去更加多种多样的污染物。特别是在多层结构的蚀刻后，由于多种多祥的清洗对象物附着在晶片W上，所以本实施方式的基板清洗装置和基板清洗方法是有用的。另外，也能够适用于有机EL那样的多层器件制造装置的掩模清洗。作为有机EL的有机蒸镀法的ー种，具有线性源(linear source)方式。该蒸镀方法是在玻璃基板上设置掩模，并连续地蒸镀多种有机材料。由于掩模反复使用，所以在掩模的表面沉积了多种(多个)有机材料。为了防止该沉积物在成膜时剥离并污染基板，需要定期清洗或者更换掩摸。因此，通过在上述多层器件制造装置设置本实施方式的基板清洗装置，构成为连续地喷射与多种有机材料的除去对应的清洗剂的团簇，由此能够进行掩模清洗，能够高效地制造有机EL器件。
另外，通过第一至第三喷嘴31c、32c、33c的输送和团簇的喷射，能够将分解后的被清洗物吹飞到第一至第三吸引部31d、32d、33d侧并将其吸引。进而，由于构成为输送团簇喷射头3，所以与输送晶片W的情况相比较，能够使处理室I小型化。另外，实施方式中，虽然对设置有三个喷嘴和吸引部的团簇照射(辐照、喷射)头进行了说明，但是也可以在团簇照射头设置两个或四个以上喷嘴和吸引部。图10是概念性地表示使用四种清洗剂进行的基板清洗方法的一例的说明图。图IOA表示蚀刻エ序前的晶片W。在晶片W上依顺序层叠绝缘层、栅极和抗蚀剂，形成多层结构。图IOB表示图IOA所示的晶片被蚀刻后的晶片W。在多层结构的蚀刻后，有机类残渣、金属类残渣、其他的颗粒附着在晶片W上。然后，在团簇照射头配备有四个喷嘴和吸引部的基板清洗装置构成为对第一喷嘴供给有机溶剂、对第二喷嘴供给臭氧、对第三喷嘴供给盐酸、对第4喷嘴供给氮气N2。首先，通过有机溶剂的团簇喷射，分解有机类的被清洗物，接着通过臭氧的团簇喷射来分解抗蚀剂以外的有机物。接着臭氧的团簇喷射之后，通过盐酸的团簇喷射分解金属。最后通过喷射氮气N2将被分解后的被清洗物从晶片上除去。根据构成 为这样的基板处理装置，能够将抗蚀剂、有机类残渣、金属类残渣和颗粒从晶片W上除去。另ー方面，为了促进清洗剂和被清洗剂的反应，也可以追加以下的结构部。例如，也可以在基板清洗装置中设置对晶片W照射电子束的电子束照射部。另外，也可以在基板清洗装置中设置将清洗剂的团簇离子化的离子化装置。进而，也可以在基板清洗装置中设置加热晶片W的加热装置。加热装置例如以在基板支承台上设置的加热器、对晶片W照射红外线的红外线灯等构成。再进ー步，也可以在处理室I中设置将促进清洗剂和被清洗剂的反应的气体供给到处理室I的反应促进气体供给部。另外，实施方式中，虽然对在一个喷嘴臂上设置多个喷嘴的结构进行了说明，但是也可以构成为包括多个喷嘴臂，在各喷嘴臂上设置多个喷嘴，也可以构成为在各喷嘴臂上设置喷射一种清洗剂的喷嘴。(变形例I)变形例I的基板清洗装置构成为利用输送气体将通过清洗剂的团簇喷射而分解的被清洗物向第一至第三吸引部输送。由于变形例I的基板清洗装置只有第一至第三喷嘴和输送气体的结构与上述的实施方式不同，所以以下主要对上述不同点进行说明。图11是示意性地表示变形例I的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。图12是示意性地表示变形例I的团簇喷射头203的一结构例的侧剖视图。构成变形例I的基板清洗装置的团簇喷射头203的第一至第三喷嘴231c、232c、233c由喷嘴臂42支承使得清洗剂的喷射方向为晶片W的大致法线方向。在对图10所示的形成有图案的晶片W大致垂直地团簇喷射清洗剂的情况下，与斜向喷射的情况相比较更能够提高清洗效果。也就是说，在图3所示的实施方式中，以沿着晶片W的非法线方向喷射的方式配置有第一至第三喷嘴31c、32c、33c，通过在晶片W上形成的图案等，有清洗剂被局部性地遮挡而产生团簇不碰撞的位置的风险。此处，如图12所示，通过以使喷射方向为晶片W的法线方向的方式配置第一至第三喷嘴231c、232c、233c，能够防止清洗气体被局部性地遮挡，从而防止产生团簇不碰撞的位置。另外，在处理室I的侧壁的适当位置设置有用于将输送气体送出到晶片W表面的输送气体送出ロ 13，该输送气体用于将被分解了的被清洗物向第一至第三吸引部31d、32d、33d侧输送。例如，可以在与比桌部21靠上方设置的排气部10相対的部位设置输送气体送出ロ 13。这样构成的情况下,输送气体在晶片W的表面流动，向处理室I外排气，能够抑制被分解了的被清洗物再次附着在晶片W表面。在排气部10连接有与供给氩气、氮气等输送气体的输送气体供给部83相连接的输送气体供给管81。在输送气体供给部83设置有开闭阀82。开闭阀82的开闭动作由控制部7控制。开闭阀82的开闭定时(timing)没有特别限定，例如，可以构成为控制部7交替开闭第一至第三清洗剂开闭阀和开闭阀82。通过交替进行第一至第三清洗 剂的团簇喷射和利用团簇喷射而分解的被清洗物的输送除去，能够避免对晶片W的团簇喷射被输送气体的气流阻碍，能够高效地除去被清洗物。当然，也可以通过优化输送气体的流量，使清洗剂的团簇照射(喷射)和输送气体的送出同时进行。根据变形例I的基板清洗装置和基板清洗方法，通过对晶片W大致垂直地喷射清洗剤，能够更高效地除去被清洗物，另外，通过将输送气体送出到晶片W，能够高效地吸引分解后的被清洗物。另外，变形例I中，虽然对包括输送气体送出口和第一至第三吸引部两方的结构进行了说明，但是也可以不用第一至第三吸引部，构成为利用从输送气体送出ロ送出的输送气体将被清洗物向外部输送。(变形例2)变形例2的基板清洗装置构成为将团簇喷射头固定在处理室，输送晶片这一方。由于变形例2的基板清洗装置只是上述结构和上述的实施方式不同，所以以下主要对上述的不同点进行说明。图13是示意性地表示变形例2中的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。变形例2的基板清洗装置包括团簇喷射头3固定在顶板的大致中央部的处理室301。在处理室301的底部，设置有使桌部21向水平方向输送的驱动机构343。驱动机构343至少能够在可以用团簇喷射头3扫描晶片W的全部表面的范围输送桌部21。另外，处理室301具有为了在能够用团簇喷射头3扫描晶片W的全部表面的范围输送桌部21而所需的宽度。另外，驱动机构343对应于使基板和团簇喷射装置沿着被清洗物附着的基板的面相对移动的装置。变形例2中，由于团簇喷射头3固定在处理室301的顶板，与实施方式I相比较，能够降低来自驱动机构343的颗粒污染晶片W的风险。这次公开的实施方式均为例示，应该认为不是限制性的。本发明的范围不是上述的意思，其由权利要求的范围所示，包含与权利要求的范围等同的意思和在范围内的全部的变更。附图标记说明I处理室(收纳体)2晶片支承台3团簇喷射头6真空泵7控制部83输送气体供给部
13输送气体送出ロ31a第一清洗剂供给管32a第二清洗剂供给管33a第三清洗剂供给管31b第一开闭阀32b第二开闭阀33b第二开闭阀31c第一喷嘴(团簇喷射装置) 32c第二喷嘴(团簇喷射装置) 33c第三喷嘴(团簇喷射装置)31d第一吸引部(吸引装置)32d第二吸引部(吸引装置)33d第三吸引部(吸引装置)34吸引管35吸引泵41 导轨42喷嘴臂(支承部件)43驱动机构51第一清洗剂供给部(清洗剂收纳部)52第二清洗剂供给部(清洗剂收纳部)53第三清洗剂供给部(清洗剂收纳部)81输送气体供给管82开闭阀W 晶片
权利要求
1.一种基板清洗装置，清洗附着有被清洗物的基板，该基板清洗装置的特征在于，包括: 团簇喷射装置，其将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到所述基板； 吸引装置，其吸引通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物；和 使所述基板和所述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。
2.如权利要求I所述的基板清洗装置，其特征在于 包括 收纳所述基板的收纳体； 使所述收纳体的内部减压的真空泵；和 收纳清洗剂的清洗剂收纳部， 所述团簇喷射装置包括 从所述清洗剂收纳部向所述收纳体供给所述清洗剂的供给路径；和 喷射通过所述供给路径供给的清洗剂的多个喷嘴， 所述多个喷嘴并排设置。
3.如权利要求2所述的基板清洗装置，其特征在于 所述吸引装置包括多个吸引部， 多个所述吸引部与各喷嘴并排设置。
4.一种基板清洗装置，清洗附着有被清洗物的基板，该基板清洗装置的特征在于，包括 将清洗剂分子集合多个而成的团簇分别喷射到所述基板的团簇喷射装置； 将输送气体送出到基板的装置，其中，所述输送气体将通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送；和 使所述基板和所述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。
5.如权利要求4所述的基板清洗装置，其特征在于 包括 收纳所述基板的收纳体； 使所述收纳体的内部减压的真空泵；和 收纳清洗剂的清洗剂收纳部， 所述团簇喷射装置包括 从所述清洗剂收纳部向所述收纳体供给所述清洗剂的供给路径；和 喷射通过所述供给路径供给的清洗剂的多个喷嘴， 所述多个喷嘴并排设置。
6.如权利要求2、3、5中任一项所述的基板清洗装置，其特征在于 所述喷嘴的喷射口截面是线状。
7.根据权利要求2、3、5或6中任一项所述的基板清洗装置，其特征在于 包括支承多个所述喷嘴的支承部件，使得所述清洗剂的喷射方向成为所述基板的非法线方向。
8.如权利要求广7中任一项所述的基板清洗装置，其特征在于 所述多个清洗剂分子是从有机溶剂、氟化氢、盐酸、臭氧、氨-过氧化氢、水、异丙醇、氮和氩构成的组选择的物质的分子。
9.一种基板清洗方法，清洗附着有被清洗物的基板，该基板清洗方法的特征在于，包括 将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到所述基板的工序； 吸引通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物的工序；和 变更团簇的喷射位置的工序。
10.一种基板清洗方法，清洗附着有被清洗物的基板，该基板清洗方法的特征在于，包括 将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到所述基板的工序； 将输送气体送出到基板的工序，其中所述输送气体将通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送；和变更团簇的喷射位置的工序。
全文摘要
本发明提供一种基板清洗装置，能够避开微观粗糙度、水印、基板材料损失、器件结构的破坏这些湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板除去更加多种多样的污染物。在清洗附着有被清洗物的晶片W的基板清洗装置中，包括将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到晶片W的团簇喷射装置；吸引通过喷射上述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物的吸引装置；和使晶片W以及上述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的晶片W的面相对移动的装置。
文档编号H01L21/304GK102770942SQ20118001002
公开日2012年11月7日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月18日
发明者土桥和也, 布瀬晓志 申请人:东京毅力科创株式会社, 岩谷产业株式会社
技术领域：
本发明涉及清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗装置和基板清洗方法。
背景技术：
在各种基板处理工序后的晶片清洗中，采用以水为基础的湿式(wet)清洗被。专利文献I中公开有ー种基板清洗装置，包括使晶片旋转的旋转机构；向晶片线状地喷出清洗液的线状喷出喷嘴；和沿着晶片使线状喷出喷嘴移动的移动机构。根据专利文献I的基板清洗装置，即使是大型的晶片，也能够使用清洗水极大地提高处理能力(throughput)和清洗能力地进行清洗。另ー方面，ー种湿式清洗方法在探讨中，S卩，为了防止由晶片表面的微观粗糙度(micro roughness)、基板材料的损失等造成的器件(device)性能的劣化,利用稀释后的清 洗剂，利用物理的辅助方法弥补由清洗剂的稀释造成的清洗力的降低。作为物理的辅助方法，能够列举超声波清洗、双流体喷射清洗等。双流体喷射清洗是将纯净水和高压氮气混合从喷嘴喷射微小液滴并利用该微小液滴碰撞晶片表面时发生的冲击波除去污垢的方法。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2000-325894号公报
发明内容
但是，现有技术的湿式清洗方法，随着在晶片上形成的器件结构的微型化和复杂化，具有以下的技术课题。第一课题在利用超声波、双流体喷射(spray)等物理的辅助方法的情况下，被微型化的器件结构会有物理损伤。第二课题被微型化的器件结构会由于水的表面张カ而破坏。第三课题在湿式清洗后干燥基板的情况下，在基板表面产生水印(watermark),导致器件性能的劣化和故障。第四课题在基板上形成的水溶性材料、例如镧(La)在清洗エ序受到损伤。第五课题在基板上形成的被清洗物以外的基板材料会由于清洗而损失。第六课题由于在清洗エ序中带电的水和基板之间产生的放电，器件结构会被破坏。另外，作为避开上述湿式清洗的技术课题的方法，提出了使用氮气N2、氩气Ar的极低温喷雾(Aerosol)照射方法。但是，只限于能够清洗的污染物，除去各种各样的污染物是困难的。本发明是鉴于如上的情况而做出的，其目的是提供基板清洗装置和基板清洗方法，即，向基板分别喷射不同的多个清洗剂分子各自集合多个而成的团簇，并且吸引通过喷射该团簇而被除去的被清洗物，由此避开微观粗糙度、水印、基板材料损失、器件结构的破坏这些湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板上除去更加多种多样的污染物。用于解决课题的方法本发明的基板清洗装置是清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗装置，其特征在于，包括团簇喷射装置，其将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到上述基板；吸引装置，其吸引通过喷射上述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物；和使上述基板与上述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。本发明的基板清洗装置的特征在于包括收纳上述基板的收纳体；使上述收纳体的内部减压的真空泵；和收纳清洗剂的清洗剂收纳部，其中，上述团簇喷射装置包括从 上述清洗剂收纳部向上述收纳体供给上述清洗剂的供给路径；和喷射通过上述供给路径供给的清洗剂的多个喷嘴，上述多个喷嘴并排设置。本发明的基板清洗装置的特征在于上述吸引装置包括多个吸引部，多个上述吸引部与各喷嘴并排设置。本发明的基板清洗装置是清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗装置，其特征在于，包括将清洗剂分子集合多个而成的团簇分别喷射到上述基板的团簇喷射装置；将输送气体送出到基板的装置，其中，上述输送气体将通过喷射上述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送；和使上述基板与上述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。本发明的基板清洗装置的特征在于包括收纳上述基板的收纳体；使上述收纳体的内部减压的真空泵；和收纳清洗剂的清洗剂收纳部，其中，上述团簇喷射装置包括从上述清洗剂收纳部向上述收纳体供给上述清洗剂的供给路径；和喷射通过上述供给路径供给的清洗剂的多个喷嘴，上述多个喷嘴并排设置。本发明的基板清洗装置的特征在于上述喷嘴的喷射ロ截面是线状。本发明的基板清洗装置的特征在于包括支承多个上述喷嘴的支承部件，使得上述清洗剂的喷射方向成为上述基板的非法线方向。本发明的基板清洗装置的特征在于上述多个清洗剂分子是从有机溶剂、氟化氢、盐酸、臭氧、氨-过氧化氢、水、异丙醇、氮和氩构成的组选择的物质的分子。本发明的基板清洗方法是清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗方法，其特征在于将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到上述基板的エ序；将输送气体送出到基板的エ序，其中上述输送气体将通过喷射上述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送；和变更团簇的喷射位置的エ序。本发明的基板清洗方法是清洗附着有被清洗物的基板的基板清洗方法，其特征在于包括喷射清洗剂分子集合多个而成的团簇到所述基板的エ序、将通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送的输送气体送出到基板的エ序和变更团簇的喷射位置的エ序。本发明中，利用团簇喷射装置，ー边将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到基板，一边扫描基板。考虑到在清洗剂的团簇到达基板表面时清洗剂分子以接近液体的高密度状态在基板表面扩展，能够推测以液相的清洗剂作用于被清洗物的方式除去被清洗物。通过团簇的喷射而被除去的被清洗物，由于被吸引装置吸引，所以能够抑制被清洗物再附着到基板。另外，利用喷射到基板的清洗剂分子的团簇，与极低温喷雾照射方法相比较，能够除去更加多种多样的污染物。而且，由于没有使用水清洗，所以能够避开微观粗糙度、水印、基板材料损失、器件结构的破坏这些湿式清洗具有的技术课题。另外，在照射了离子束的情况下，虽然存在由离子和电子造成基板损伤的风险，但是在将清洗剂的团簇喷射到基板的情况下，有机溶剂分子只沿基板表面扩展，基板没有损伤。 本发明中，收纳体的内部被真空泵减压。构成团簇喷射装置的多个喷嘴并排设置，各喷嘴将从清洗剂收纳部通过供给路径供给的清洗剂向收纳体内喷射。从喷嘴喷射出的各清洗剂由于绝热膨胀温度降低而被团簇化。本发明中，由于多个吸引部与多个各喷嘴并排设置，所以能够高效地除去通过多 种清洗剂的团簇喷射而被除去的被清洗物。本发明中，利用团簇喷射装置，ー边将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到基板，一边扫描基板。清洗剂的团簇喷射的作用如上所述。由于利用团簇的喷射而被除去的被清洗物，通过送出到基板的输送气体而被向外部输送，所以能够抑制被清洗物再附着到基板。本发明中，收纳体的内部被真空泵减压。构成团簇喷射装置的多个喷嘴并排设置，各喷嘴使从清洗剂收纳部通过供给路径供给的清洗剂向收纳体内喷射。从喷嘴喷射出的各清洗剂由于绝热膨胀温度降低而被团簇化。本发明中，由于喷嘴的喷射ロ的截面是线状，所以能够高效地清洗基板。本发明中，喷嘴被支承部件支承使得清洗剂的喷射方向成为基板的非法线方向。因此，通过在喷射团簇的同时使喷嘴向基板的外侧输送，能够利用团簇的喷射将从基板除去的被清洗物吹飞。本发明中，能够除去抗蚀剂、硅氧化物SiOx、金属类、有机物类、各种颗粒(particle)或离子。发明的效果根据本发明，能够避开微观粗糙度、水印、基板材料损失、器件结构的破坏这些湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板上除去更加多种多祥的污染物。
图I是示意性地表示本发明实施方式的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。图2是图I的II-II线剖视图。图3是示意性地表示团簇喷射头的ー结构例的侧剖视图。图4是表不第一至第三清洗剂的一例的图表。图5是表示对基板的团簇喷射和离子束照射的不同的说明图。图6是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。图7是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。图8是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。
图9是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。图10是概念性地表示使用四种清洗剂进行的基板清洗方法的一例的说明图。图11是示意性地表示变形例I的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。图12是示意性地表示变形例I的团簇喷射头的ー结构例的侧剖视图。图13是示意性地表示变形例2中的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。
具体实施例方式以下，对本发明基于表示其实施方式的附图进行详细描述。本发明实施方式的基板清洗装置是清洗附着有被清洗物的基板的装置，特别是能够避开湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板上除去更加多种多样的污染物。 <基板清洗装置>图I是示意性地表示本发明实施方式的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图，图2是图I的II-II线剖视图，图3是示意性地表示团簇喷射头3的一结构例的侧剖视图。本实施方式的基板清洗装置包括收纳晶片W的中空的大致长方体的处理室(收纳体)I。在处理室I中，如图2所示，在处理室I内的处理空间设置有用于搬入和搬出晶片W的搬入搬出ロ 11。通过用门体12关闭该搬入搬出ロ 11，能够使处理空间成为密闭状态。在处理室I的内设置有保持晶片W为大致水平的晶片支承台2。晶片支承台2包括承载晶片W的桌部21。在桌部21上，如图2所示，在上部设置有三个保持部件22，构成为使保持部件22分别与晶片W的圆周边缘三处抵接来保持晶片W为大致水平。桌部21包括从其大致中央部向下方突出的轴部23，轴部23的下端固定在处理室I。另外，在处理室I的上部设置有团簇喷射头3，该团簇喷射头3将不同的多种清洗剂分子分别集合多个而成的团簇分别喷射到晶片W，并且吸引由于团簇喷射而被除去的被清洗物。团簇喷射头3是形成为长度方向比晶片W的直径宽度大的棒状，如图3所示，包括分别喷射通过后述的第一至第三清洗剂供给管31a、32a、33a供给的第一至第三清洗剂的第一至第三喷嘴31c、32c、33c。第一至第三喷嘴31c、32c、33c在团簇喷射头3的输送方向上并排设置。以下，在说明第一至第三清洗剂的共同的结构时，适当统称第一至第三清洗剂为“清洗剤”。第一至第三喷嘴31c、32c、33c的喷射ロ部分31e、32e、33e的截面，如图2所示是线状，在长度方向上的喷射ロ的宽度是晶片W的直径以上。在处理室I被减压的状态下，从第一至第三喷嘴31c、32c、33c喷射的清洗剂由于绝热膨胀而被团簇化。另外，在团簇喷射头3，分别吸引通过从第一至第三喷嘴31c、32c、33c喷射清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物的三个第一至第三吸引部31d、32d、33d，与第一至第三喷嘴31c、32c、33c并排设置。吸引泵35通过吸引管34与第一至第三吸引部31d、32d、33d连接。另外，第一至第三喷嘴31c、32c、33c构成团簇喷射装置，第一至第三吸引部31d、32d、33d构成吸引通过喷射清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物的吸引装置。第一至第三喷嘴31c、32c、33c由喷嘴臂(支承部件)42支承。喷嘴臂42配置在被晶片支承台2支承的晶片W的上方，支承喷嘴使得第一至第三清洗剂的喷射方向为晶片W的非法线方向。喷嘴臂42的基端部被支承而能沿着配置为大致水平的导轨41自由移动。另外，还配置有使喷嘴臂42沿着导轨41移动的驱动机构43。利用导轨41和驱动机构43，构成沿晶片W的表面输送由喷嘴臂42支承的团簇喷射头3的输送机构。通过驱动机构43的驱动，喷嘴臂42能够在由晶片支承台2保持的晶片W的上方和比晶片W的边缘靠外侧的位置之间移动。驱动机构43的动作由控制部7控制。而且，导轨41和驱动机构43对应于使基板和团簇喷射装置沿附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。分别与收纳第一至第三清洗剂的第一至第三清洗剂供给部51、52、53连接的第一至第三清洗剂供给管(供给路径)31a、32a、33a连接在第一至第三喷嘴31c、32c、33c。第一至第三清洗剂供给管31a、32a、33a是从第一至第三清洗剂供给部51、52、53向处理室I供给气相状态的第一至第三清洗剂的供给路径，在第一至第三清洗剂供给管31a、32a、33a分别设置有第一至第三开闭阀31b、32b、33b。第一至第三开闭阀31b、32b、33b的开闭动作由控制部7控制。图4是表示第一至第三清洗剂的一例的图表。如图4所示，能够对应于被清洗物 的种类适当地选择第一至第三清洗剂。例如，为了除去抗蚀剂，可以第一清洗剂采用有机溶 齐U、第二清洗剂采用氮气N2。另外,为了使用高剂量(Dosage)除去形成有外壳(crust)的抗蚀剂，可以第一和第二清洗剂采用有机溶剂、第三清洗剂采用氮气N2。进ー步，为了除去一氧化硅SiO，可以第一清洗剂采用水、第二清洗剂采用氟化氢、第三清洗剂采用异丙醇IPA和氮气N2。再进ー步，为了除去金属，可以第一清洗剂采用盐酸HC1、第二清洗剂采用臭氧
O3、第三清洗剂采用氮气N2。再进ー步，为了除去抗蚀剂以外的有机物，可以第一清洗剂采用臭氧O3、第二清洗剂采用氮气N2。再进ー步，为了除去其他的颗粒，可以第一清洗剂采用氨水溶液APM，第二清洗剂采用氮气N2,或者第一清洗剂采用N2或者氩气Ar。再进一歩，为了除去氟F、盐酸HC1、氨NH4的离子，可以第一清洗剂采用水H20、第二清洗剂采用异丙醇IPA、第二清洗剂米用N2。在要除去多种类的被清洗物的情况下，为了除去各被清洗物，可以将需要的清洗剂按顺序团簇喷射，或者可以对各被清洗物适当地选择共用的清洗剂使得能够共同化。例如，在要除去抗蚀剂、抗蚀剂以外的有机物和颗粒的情况下，可以第一清洗剂采用有机溶齐U、第二清洗剂米用臭氧O3、第二清洗剂米用氮气n2。而且，在处理室I的适当位置设置有排气部10，将处理室I内部减压到例如约IOPa的真空泵6通过配管63与各排气部10连接。为了清洗剂的团簇化利用清洗剂的绝热膨胀来实现，优选团簇喷射头3的附近为减压状态。例如，如图I所示，可以在团簇喷射头3的附近设置第一排气部10，在处理室I的侧壁的下部设置第二和第三排气部10、10。真空泵6，例如包括涡轮分子泵6101^:1\^130 Molecular Pump)和在其前级设置的粗加工用的干式真空泵662 (DP Dry Pump)，真空泵6的动作由控制部7控制。图5是表不对基板的团族喷射和尚子束照射的不同的说明图。此处，对表不在使氩原子的离子束和团簇照射或喷射到基板的情况下的氩原子的行为和基板的状态的模拟进行说明。另外，认为关于清洗剂分子的离子束和团簇也表现与氩原子同样的行为。图5A、B表示离子束和团簇的照射及喷射前后的基板、和照射到基板的氩离子和氩的团簇。在图5A中，例如表示集中有2000个氩原子的离子束。离子束具有20KeV的能量。因此，构成集中有2000个氩原子的离子束的各个氩原子具有IOeV的能量。这样，知道在高能量的氩原子碰撞到基板时，如图5B所示基板发生了物理性的损伤。基板的损伤，不言而喻，将导致器件的故障和性能的降低。另ー方面，在图5B的右图中，例如表示集中有20000个氩原子的的团簇。团簇也与离子束ー样具有20KeV的能量。因此，构成集中有20000个氩原子的离子束的各个氩原子具有IeV的能量。这样，可知在低能量的氩原子碰撞到基板时，如图5B所示不会损伤基板并且以接近液体的高密度状态在基板表面扩展。根据以上的模拟结果，在将清洗剂的团簇喷射到晶片W的情况下，可以认为清洗剂分子不损伤晶片W并且以如液体的高密度状态在晶片W表面扩展。由于清洗剂分子以接近液体的状态在晶片W表面扩展，可以认为清洗剂和被清洗物的反应是接近液相反应的状态，可以预想能够利用清洗剂高效地除去被清洗物。<基板清洗方法>接着，对使用上述的基板清洗装置从晶片W除去被清洗物的方法进行说明。图6至图9是概念性地表示本发明实施方式的基板清洗方法的一例的说明图。如图6所示，对在晶片W上附着有能够分别利用第一至第三清洗剂清洗的三种被清洗物的情况进行说明。首先，控制部7驱动真空泵6，将处理室I的内部减压(抽真空)到约10Pa，通 过控制驱动机构43的动作，将团族嗔射头3输送到晶片W的一端侧(例如，图I中最左端侧)。然后，控制部7通过使第一至第三开闭阀31b、32b、33b为开状态，将第一至第三清洗剂向第一至第三喷嘴31c、32c、33c供给。接着，控制部7通过驱动吸引泵35，开始进行利用第一至第三清洗剂的团簇喷射而被除去的被清洗物的吸引。另外，控制部7通过控制驱动机构43的动作，使团簇喷射头3以规定的速度从晶片W的一端向另一端侧(例如，图I中最右端侧)输送。供给到第一至第三喷嘴31c、32c、33c的第一至第三清洗剂向处理室I内的晶片W喷射，由于处理室I的内部被真空泵6减压，所喷射的第一至第三清洗剂绝热膨胀，分别生成第一至第三清洗剂分子集合而成的团簇。生成的第一至第三清洗剂的团簇与晶片W表面碰撞。在团簇喷射头3移动，并且第一清洗剂的团簇向晶片W喷射的情况下，如图7所示，被清洗物被第一清洗剂分解。然后，被除去的被清洗物通过喷射到晶片W上的第一清洗剂的团簇被吹飞向第一吸引部31d侧，被第一吸引部31d吸引。在团簇喷射头3移动、对第一清洗剂团簇喷射后的部位如图8所示喷射第二清洗剂的团簇时，第二被清洗物被分解，被第二吸引部32d吸引。进而，在团簇喷射头3移动、对第三清洗剂团簇喷射后的部位如图9所示喷射第三清洗剂的团簇时，第三被清洗物被分解，被第三吸引部33d吸引。如上所述，通过喷射第一至第三清洗剂的团簇，能够除去多种多样的被清洗物。根据实施方式的基板清洗装置和基板清洗方法，能够避开湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板上除去更加多种多样的污染物。特别是在多层结构的蚀刻后，由于多种多祥的清洗对象物附着在晶片W上，所以本实施方式的基板清洗装置和基板清洗方法是有用的。另外，也能够适用于有机EL那样的多层器件制造装置的掩模清洗。作为有机EL的有机蒸镀法的ー种，具有线性源(linear source)方式。该蒸镀方法是在玻璃基板上设置掩模，并连续地蒸镀多种有机材料。由于掩模反复使用，所以在掩模的表面沉积了多种(多个)有机材料。为了防止该沉积物在成膜时剥离并污染基板，需要定期清洗或者更换掩摸。因此，通过在上述多层器件制造装置设置本实施方式的基板清洗装置，构成为连续地喷射与多种有机材料的除去对应的清洗剂的团簇，由此能够进行掩模清洗，能够高效地制造有机EL器件。
另外，通过第一至第三喷嘴31c、32c、33c的输送和团簇的喷射，能够将分解后的被清洗物吹飞到第一至第三吸引部31d、32d、33d侧并将其吸引。进而，由于构成为输送团簇喷射头3，所以与输送晶片W的情况相比较，能够使处理室I小型化。另外，实施方式中，虽然对设置有三个喷嘴和吸引部的团簇照射(辐照、喷射)头进行了说明，但是也可以在团簇照射头设置两个或四个以上喷嘴和吸引部。图10是概念性地表示使用四种清洗剂进行的基板清洗方法的一例的说明图。图IOA表示蚀刻エ序前的晶片W。在晶片W上依顺序层叠绝缘层、栅极和抗蚀剂，形成多层结构。图IOB表示图IOA所示的晶片被蚀刻后的晶片W。在多层结构的蚀刻后，有机类残渣、金属类残渣、其他的颗粒附着在晶片W上。然后，在团簇照射头配备有四个喷嘴和吸引部的基板清洗装置构成为对第一喷嘴供给有机溶剂、对第二喷嘴供给臭氧、对第三喷嘴供给盐酸、对第4喷嘴供给氮气N2。首先，通过有机溶剂的团簇喷射，分解有机类的被清洗物，接着通过臭氧的团簇喷射来分解抗蚀剂以外的有机物。接着臭氧的团簇喷射之后，通过盐酸的团簇喷射分解金属。最后通过喷射氮气N2将被分解后的被清洗物从晶片上除去。根据构成 为这样的基板处理装置，能够将抗蚀剂、有机类残渣、金属类残渣和颗粒从晶片W上除去。另ー方面，为了促进清洗剂和被清洗剂的反应，也可以追加以下的结构部。例如，也可以在基板清洗装置中设置对晶片W照射电子束的电子束照射部。另外，也可以在基板清洗装置中设置将清洗剂的团簇离子化的离子化装置。进而，也可以在基板清洗装置中设置加热晶片W的加热装置。加热装置例如以在基板支承台上设置的加热器、对晶片W照射红外线的红外线灯等构成。再进ー步，也可以在处理室I中设置将促进清洗剂和被清洗剂的反应的气体供给到处理室I的反应促进气体供给部。另外，实施方式中，虽然对在一个喷嘴臂上设置多个喷嘴的结构进行了说明，但是也可以构成为包括多个喷嘴臂，在各喷嘴臂上设置多个喷嘴，也可以构成为在各喷嘴臂上设置喷射一种清洗剂的喷嘴。(变形例I)变形例I的基板清洗装置构成为利用输送气体将通过清洗剂的团簇喷射而分解的被清洗物向第一至第三吸引部输送。由于变形例I的基板清洗装置只有第一至第三喷嘴和输送气体的结构与上述的实施方式不同，所以以下主要对上述不同点进行说明。图11是示意性地表示变形例I的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。图12是示意性地表示变形例I的团簇喷射头203的一结构例的侧剖视图。构成变形例I的基板清洗装置的团簇喷射头203的第一至第三喷嘴231c、232c、233c由喷嘴臂42支承使得清洗剂的喷射方向为晶片W的大致法线方向。在对图10所示的形成有图案的晶片W大致垂直地团簇喷射清洗剂的情况下，与斜向喷射的情况相比较更能够提高清洗效果。也就是说，在图3所示的实施方式中，以沿着晶片W的非法线方向喷射的方式配置有第一至第三喷嘴31c、32c、33c，通过在晶片W上形成的图案等，有清洗剂被局部性地遮挡而产生团簇不碰撞的位置的风险。此处，如图12所示，通过以使喷射方向为晶片W的法线方向的方式配置第一至第三喷嘴231c、232c、233c，能够防止清洗气体被局部性地遮挡，从而防止产生团簇不碰撞的位置。另外，在处理室I的侧壁的适当位置设置有用于将输送气体送出到晶片W表面的输送气体送出ロ 13，该输送气体用于将被分解了的被清洗物向第一至第三吸引部31d、32d、33d侧输送。例如，可以在与比桌部21靠上方设置的排气部10相対的部位设置输送气体送出ロ 13。这样构成的情况下,输送气体在晶片W的表面流动，向处理室I外排气，能够抑制被分解了的被清洗物再次附着在晶片W表面。在排气部10连接有与供给氩气、氮气等输送气体的输送气体供给部83相连接的输送气体供给管81。在输送气体供给部83设置有开闭阀82。开闭阀82的开闭动作由控制部7控制。开闭阀82的开闭定时(timing)没有特别限定，例如，可以构成为控制部7交替开闭第一至第三清洗剂开闭阀和开闭阀82。通过交替进行第一至第三清洗 剂的团簇喷射和利用团簇喷射而分解的被清洗物的输送除去，能够避免对晶片W的团簇喷射被输送气体的气流阻碍，能够高效地除去被清洗物。当然，也可以通过优化输送气体的流量，使清洗剂的团簇照射(喷射)和输送气体的送出同时进行。根据变形例I的基板清洗装置和基板清洗方法，通过对晶片W大致垂直地喷射清洗剤，能够更高效地除去被清洗物，另外，通过将输送气体送出到晶片W，能够高效地吸引分解后的被清洗物。另外，变形例I中，虽然对包括输送气体送出口和第一至第三吸引部两方的结构进行了说明，但是也可以不用第一至第三吸引部，构成为利用从输送气体送出ロ送出的输送气体将被清洗物向外部输送。(变形例2)变形例2的基板清洗装置构成为将团簇喷射头固定在处理室，输送晶片这一方。由于变形例2的基板清洗装置只是上述结构和上述的实施方式不同，所以以下主要对上述的不同点进行说明。图13是示意性地表示变形例2中的基板清洗装置的一结构例的侧剖视图。变形例2的基板清洗装置包括团簇喷射头3固定在顶板的大致中央部的处理室301。在处理室301的底部，设置有使桌部21向水平方向输送的驱动机构343。驱动机构343至少能够在可以用团簇喷射头3扫描晶片W的全部表面的范围输送桌部21。另外，处理室301具有为了在能够用团簇喷射头3扫描晶片W的全部表面的范围输送桌部21而所需的宽度。另外，驱动机构343对应于使基板和团簇喷射装置沿着被清洗物附着的基板的面相对移动的装置。变形例2中，由于团簇喷射头3固定在处理室301的顶板，与实施方式I相比较，能够降低来自驱动机构343的颗粒污染晶片W的风险。这次公开的实施方式均为例示，应该认为不是限制性的。本发明的范围不是上述的意思，其由权利要求的范围所示，包含与权利要求的范围等同的意思和在范围内的全部的变更。附图标记说明I处理室(收纳体)2晶片支承台3团簇喷射头6真空泵7控制部83输送气体供给部
13输送气体送出ロ31a第一清洗剂供给管32a第二清洗剂供给管33a第三清洗剂供给管31b第一开闭阀32b第二开闭阀33b第二开闭阀31c第一喷嘴(团簇喷射装置) 32c第二喷嘴(团簇喷射装置) 33c第三喷嘴(团簇喷射装置)31d第一吸引部(吸引装置)32d第二吸引部(吸引装置)33d第三吸引部(吸引装置)34吸引管35吸引泵41 导轨42喷嘴臂(支承部件)43驱动机构51第一清洗剂供给部(清洗剂收纳部)52第二清洗剂供给部(清洗剂收纳部)53第三清洗剂供给部(清洗剂收纳部)81输送气体供给管82开闭阀W 晶片
权利要求
1.一种基板清洗装置，清洗附着有被清洗物的基板，该基板清洗装置的特征在于，包括: 团簇喷射装置，其将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到所述基板； 吸引装置，其吸引通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物；和 使所述基板和所述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。
2.如权利要求I所述的基板清洗装置，其特征在于 包括 收纳所述基板的收纳体； 使所述收纳体的内部减压的真空泵；和 收纳清洗剂的清洗剂收纳部， 所述团簇喷射装置包括 从所述清洗剂收纳部向所述收纳体供给所述清洗剂的供给路径；和 喷射通过所述供给路径供给的清洗剂的多个喷嘴， 所述多个喷嘴并排设置。
3.如权利要求2所述的基板清洗装置，其特征在于 所述吸引装置包括多个吸引部， 多个所述吸引部与各喷嘴并排设置。
4.一种基板清洗装置，清洗附着有被清洗物的基板，该基板清洗装置的特征在于，包括 将清洗剂分子集合多个而成的团簇分别喷射到所述基板的团簇喷射装置； 将输送气体送出到基板的装置，其中，所述输送气体将通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送；和 使所述基板和所述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的基板的面相对移动的装置。
5.如权利要求4所述的基板清洗装置，其特征在于 包括 收纳所述基板的收纳体； 使所述收纳体的内部减压的真空泵；和 收纳清洗剂的清洗剂收纳部， 所述团簇喷射装置包括 从所述清洗剂收纳部向所述收纳体供给所述清洗剂的供给路径；和 喷射通过所述供给路径供给的清洗剂的多个喷嘴， 所述多个喷嘴并排设置。
6.如权利要求2、3、5中任一项所述的基板清洗装置，其特征在于 所述喷嘴的喷射口截面是线状。
7.根据权利要求2、3、5或6中任一项所述的基板清洗装置，其特征在于 包括支承多个所述喷嘴的支承部件，使得所述清洗剂的喷射方向成为所述基板的非法线方向。
8.如权利要求广7中任一项所述的基板清洗装置，其特征在于 所述多个清洗剂分子是从有机溶剂、氟化氢、盐酸、臭氧、氨-过氧化氢、水、异丙醇、氮和氩构成的组选择的物质的分子。
9.一种基板清洗方法，清洗附着有被清洗物的基板，该基板清洗方法的特征在于，包括 将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到所述基板的工序； 吸引通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物的工序；和 变更团簇的喷射位置的工序。
10.一种基板清洗方法，清洗附着有被清洗物的基板，该基板清洗方法的特征在于，包括 将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到所述基板的工序； 将输送气体送出到基板的工序，其中所述输送气体将通过喷射所述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物向外部输送；和变更团簇的喷射位置的工序。
全文摘要
本发明提供一种基板清洗装置，能够避开微观粗糙度、水印、基板材料损失、器件结构的破坏这些湿式清洗具有的技术课题，并且与极低温喷雾照射方法相比较，能够从基板除去更加多种多样的污染物。在清洗附着有被清洗物的晶片W的基板清洗装置中，包括将清洗剂分子集合多个而成的团簇喷射到晶片W的团簇喷射装置；吸引通过喷射上述清洗剂分子的团簇而被除去的被清洗物的吸引装置；和使晶片W以及上述团簇喷射装置沿着附着有被清洗物的晶片W的面相对移动的装置。
文档编号H01L21/304GK102770942SQ20118001002
公开日2012年11月7日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月18日
发明者土桥和也, 布瀬晓志 申请人:东京毅力科创株式会社, 岩谷产业株式会社
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