JP2023067271A - Method for determining rotation speed of spin table of single-wafer spin cleaning and drying device for silicon wafer and single-wafer spin cleaning drying method using the same - Google Patents

Method for determining rotation speed of spin table of single-wafer spin cleaning and drying device for silicon wafer and single-wafer spin cleaning drying method using the same Download PDF

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Abstract

To provide a method for determining the rotation speed of a spin table capable of preventing an increase in the number of surface defects and having excellent productivity in a method for cleaning and drying a silicon wafer using a single-wafer spin cleaning and drying device, and a single-wafer spin cleaning drying method using the determination method.SOLUTION: A method for determining the rotation speed of a spin table during single-wafer spin cleaning and drying determines the maximum rotation speed of the spin table during spin drying on the basis of the relationship between the rotation speed of the spin table and the amount of particles in the air.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、シリコンウェーハの枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブル回転速度の決定方法及び当該決定方法を用いた枚葉式スピン洗浄乾燥方法に関する。 The present invention relates to a method for determining a spin table rotation speed of a single wafer spin cleaning and drying apparatus for silicon wafers and a single wafer spin cleaning and drying method using the determination method.

シリコンウェーハの洗浄及び乾燥方法として、枚葉式スピン洗浄乾燥装置を用いた方法が知られている。枚葉式スピン洗浄乾燥装置を用いた一般的な枚葉式スピン洗浄乾燥方法では、まず、シリコンウェーハをスピンテーブル上に保持する。その後、シリコンウェーハを回転させながら薬液によるスピン洗浄を行う。そして、純水ノズルを用いてシリコンウェーハの表面に純水を供給してリンスする。最後に、シリコンウェーハを高速で回転させ、遠心力によりシリコンウェーハの表面に残留した水滴をシリコンウェーハ外に弾き飛ばしてスピンカップで回収することによりスピン乾燥し、そして自然乾燥させる。 A method using a single-wafer spin cleaning/drying apparatus is known as a method for cleaning and drying silicon wafers. In a typical single-wafer spin cleaning/drying method using a single-wafer spin cleaning/drying apparatus, first, a silicon wafer is held on a spin table. After that, while rotating the silicon wafer, spin cleaning is performed with a chemical solution. Then, using a pure water nozzle, pure water is supplied to the surface of the silicon wafer for rinsing. Finally, the silicon wafer is rotated at high speed, and the water droplets remaining on the surface of the silicon wafer are spun off by centrifugal force and recovered with a spin cup to spin dry and air dry.

ところで枚葉式スピン洗浄乾燥方法では、スピン洗浄中に、シリコンウェーハ表面が疎水性になることがある。また、表面が疎水性となったシリコンウェーハをスピン乾燥させると、初期の低速回転時には、遠心力が小さいシリコンウェーハ中心部で微小な水滴が残留する。そして、回転速度が上がった時に水滴がシリコンウェーハの外に弾き飛ばされることになる。この一連の工程により、スピン乾燥後のシリコンウェーハ上には筋状の水滴の痕が発生し、乾燥後の検査でシリコンウェーハの表面に欠陥が検出されることがあった。 By the way, in the single-wafer spin cleaning/drying method, the surface of the silicon wafer may become hydrophobic during the spin cleaning. Further, when a silicon wafer having a hydrophobic surface is spin-dried, fine water droplets remain at the center of the silicon wafer where the centrifugal force is small during initial low-speed rotation. Then, when the rotation speed increases, the water droplets are ejected to the outside of the silicon wafer. As a result of this series of steps, streak-like water droplet marks were generated on the silicon wafer after spin drying, and defects were sometimes detected on the surface of the silicon wafer during inspection after drying.

そこで、特許文献１に記載のように、乾燥後のシリコンウェーハ上に筋状の水滴の痕が発生するのを防ぐことために、スピン乾燥を実施する際にシリコンウェーハを保持するスピンテーブルと、シリコンウェーハの中央上部から１０Ｌ／ｍｉｎ以下の流量で純水を供給し、シリコンウェー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シリコンウェーハを５０ｒｐｍ以下の回転速度で回転させながら、シリコンウェーハの中央上部からシリコンウェーハの中心に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枚葉式スピン洗浄乾燥装置が提案されている。 Therefore, as described in Patent Document 1, in order to prevent the formation of streaky water droplet marks on the silicon wafer after drying, a spin table that holds the silicon wafer when performing spin drying, While rotating the silicon wafer at a rotation speed of 50 rpm or less by a pure water nozzle that supplies pure water from the upper center of the silicon wafer at a flow rate of 10 L / min or less and uniformly fills the silicon wafer and a spin table, A single-wafer spin cleaning and drying apparatus has been proposed that includes a gas nozzle that supplies gas from the upper center of the silicon wafer to the center of the silicon wafer at a flow rate of 10 L/min or less.

他にも、枚葉式スピン洗浄乾燥装置では、シリコンウェーハを搬送するために、スピンカップを下降させるときに、吸気口からのガスの流れに乱れが生じ、ガスが巻き上がる。そして、巻き上がったガス中に含まれるミスト（すなわち気中パーティクル）により、シリコンウェーハが汚染される問題があった。 In addition, in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus, when the spin cup is lowered to transport the silicon wafer, the flow of gas from the intake port is disturbed and the gas is swirled up. Then, there is a problem that the silicon wafer is contaminated by the mist (that is, particles in the air) contained in the gas that is swirled up.

特許文献２には、このような問題に対し、ガスの流路を大きく変化させることなく、チャンバー内の圧力を一定にするために、スピンカップの外側に穴のある形状の遮蔽板を具備することにより、スピンカップの昇降時に、ガスの流路を大きく変化させない枚葉式スピン洗浄乾燥装置が提案されている。 To address this problem, Patent Document 2 discloses that a shielding plate having a hole outside the spin cup is provided in order to keep the pressure in the chamber constant without significantly changing the flow path of the gas. Therefore, a single-wafer spin cleaning/drying apparatus has been proposed in which the flow path of gas is not greatly changed when the spin cup is raised and lowered.

特開２００７－８１３１１号公報JP-A-2007-81311 特開２０１９－１３４１２４号公報JP 2019-134124 A

このように、枚葉式スピン洗浄乾燥装置を用いた際に生じるシリコンウェーハ上の欠陥に対し、種々の手法で欠陥発生を防ぐ取り組みがなされてきた。しかしながら、特許文献１及び２に記載されるいずれの技術においても、その解決手段は装置自体に改変を加えるものであり、特定の装置条件下でしか適用できない条件であった。そのため、枚葉式スピン洗浄乾燥装置に汎用的に適用可能な方法が必要である。また、なかでも気中パーティクルに起因するシリコンウェーハ上の欠陥を防止する必要がある。 As described above, various methods have been used to prevent the occurrence of defects on silicon wafers that occur when single-wafer spin cleaning/drying apparatuses are used. However, in both of the techniques described in Patent Documents 1 and 2, the means for solving the problem involves modifying the device itself, and this is a condition that can be applied only under specific device conditions. Therefore, there is a need for a method that is universally applicable to the single-wafer spin cleaning/drying apparatus. In addition, it is necessary to prevent defects on silicon wafers caused by airborne particles among others.

そこで、本発明者らは既存の一般的な枚葉式スピン洗浄乾燥装置においても適用可能な、気中パーティクルに起因するシリコンウェーハ上の欠陥を防止する方法を検討した。枚葉式スピン洗浄乾燥方法では、スピン洗浄工程とスピン乾燥工程とが含まれ、いずれの工程でも装置内のガスを排気しながら行うことが一般的である。したがって、枚葉式スピン洗浄乾燥装置内の気中パーティクルを低減することを目的とする場合、装置のガス排気能力を上げることも考えられる。しかしながら、一般的な枚葉式スピン洗浄乾燥方法において、気中パーティクルに起因するシリコンウェーハ上の欠陥が生じないほどに排気能力を上げることは限界があった。そうして、本発明者らはさらに気中パーティクルとシリコンウェーハ上の欠陥の関係について検証した結果、特にスピン乾燥中に発生する気中パーティクルが、乾燥後のシリコンウェーハ上の欠陥の原因になるという知見を得た。そして、表面欠陥数の増加を防止するためにスピン乾燥中のスピンテーブルの回転速度を変更することを本発明者らは想起した。しかしながら、スピン乾燥中のスピンテーブルの回転速度を下げると、乾燥時間が長くなり、生産性に影響を及ぼす。 Therefore, the present inventors have studied a method of preventing defects on silicon wafers caused by airborne particles, which is also applicable to existing general single-wafer spin cleaning/drying apparatuses. The single-wafer spin cleaning/drying method includes a spin cleaning process and a spin drying process, and both processes are generally performed while exhausting the gas in the apparatus. Therefore, if the purpose is to reduce airborne particles in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus, it is conceivable to increase the gas exhaust capacity of the apparatus. However, in the general single-wafer spin cleaning and drying method, there is a limit to raising the evacuation capacity to the extent that defects on silicon wafers caused by airborne particles do not occur. As a result of further verification of the relationship between airborne particles and defects on silicon wafers, the present inventors found that airborne particles especially generated during spin drying cause defects on silicon wafers after drying. I got the knowledge. The inventors then conceived of changing the rotation speed of the spin table during spin drying in order to prevent an increase in the number of surface defects. However, reducing the rotation speed of the spin table during spin drying lengthens the drying time and affects productivity.

そこで本発明は、枚葉式スピン洗浄乾燥装置を用いたシリコンウェーハの洗浄乾燥方法において、表面欠陥数の増加防止が可能であり、かつ生産性に優れたスピンテーブルの回転速度の決定方法及び当該決定方法を用いた枚葉式スピン洗浄乾燥方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a method for determining the rotation speed of a spin table that is capable of preventing an increase in the number of surface defects and is excellent in productivity in a method for cleaning and drying a silicon wafer using a single-wafer spin cleaning and drying apparatus. It is an object of the present invention to provide a single wafer spin cleaning and drying method using a determination method.

本発明者は、上記課題を解決すべく検討したところ、枚葉式スピン洗浄乾燥装置内においてスピンテーブルの回転時の気中パーティクルを評価し、その回転速度と気中パーティクルの量の関係を用いて、スピン乾燥中のスピンテーブルの回転速度を決定することを見出した。本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。 In order to solve the above problems, the present inventors evaluated airborne particles during rotation of a spin table in a single-wafer spin cleaning/drying apparatus, and used the relationship between the rotation speed and the amount of airborne particles. was found to determine the rotation speed of the spin table during spin drying. The present invention has been completed based on the above findings, and the gist and configuration thereof are as follows.

＜１＞ 枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピン テーブルの回転時における枚葉式スピン洗浄乾燥装置内の気中パーティクル量を評価する第１工程と、
前記スピンテーブルの回転速度と前記気中パーティクル量との関係に基づいて、スピン乾燥中の 前記スピンテーブルの最大の回転速度を決定する第２工程と、を含む枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブル回転速度決定方法。 <1> A first step of evaluating the amount of particles in the air in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus when the spin table of the single-wafer spin cleaning/drying apparatus rotates;
and a second step of determining the maximum rotation speed of the spin table during spin drying based on the relationship between the rotation speed of the spin table and the amount of airborne particles. How to determine table rotation speed.

＜２＞ 前記第２工程において、前記スピン乾燥中の前記スピンテーブルの最大の回転速度を、前記気中パーティクル量の検出限界となる回転速度とする、＜１＞に記載の枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブル回転速度決定方法。 <2> The single-wafer spin cleaning according to <1>, wherein in the second step, the maximum rotation speed of the spin table during the spin drying is the rotation speed at which the airborne particle amount is detectable. A spin table rotation speed determination method for a drying device.

＜３＞ 前記第１工程及び第２工程が、実際に行われる枚葉式スピン洗浄乾燥プロセスに先立って行われる、＜１＞又は＜２＞に記載の枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブル回転速度決定方法。 <3> The spin table of the single-wafer spin cleaning/drying apparatus according to <1> or <2>, wherein the first step and the second step are performed prior to the actual single-wafer spin cleaning/drying process. Rotation speed determination method.

＜４＞ 前記第１工程及び第２工程が、実際に行われる枚葉式スピン洗浄乾燥プロセスの最中に行われる、＜１＞又は＜２＞に記載の枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブル回転速度決定方法。 <4> The spin of the single-wafer spin cleaning and drying apparatus according to <1> or <2>, wherein the first step and the second step are performed during the actual single-wafer spin cleaning and drying process. How to determine table rotation speed.

＜５＞ スピン洗浄と、引き続くスピン乾燥とを含む枚葉式スピン洗浄乾燥方法において、
前記スピン乾燥中のスピンテーブルの回転速度が、前記スピン洗浄中のスピンテーブルの回転速度よりも大きく、かつ、
前記スピン乾燥中のスピンテーブルの回転速度が＜１＞～＜４＞記載のスピンテーブルの回転速度決定方法により決定されるスピンテーブルの最大の回転速度以下である、枚葉式スピン洗浄乾燥方法。 <5> In a single-wafer spin cleaning and drying method including spin cleaning and subsequent spin drying,
The rotation speed of the spin table during the spin drying is higher than the rotation speed of the spin table during the spin cleaning, and
The single-wafer spin cleaning/drying method, wherein the rotation speed of the spin table during spin drying is equal to or less than the maximum rotation speed of the spin table determined by the spin table rotation speed determination method according to <1> to <4>.

本発明によれば、枚葉式スピン洗浄乾燥装置を用いたシリコンウェーハの洗浄乾燥方法において、表面欠陥数の増加防止が可能であり、かつ生産性に優れたスピンテーブルの回転速度の決定方法及び当該決定方法を用いた枚葉式スピン洗浄乾燥方法を提供することができる。 According to the present invention, in a method for cleaning and drying a silicon wafer using a single-wafer spin cleaning and drying apparatus, a method for determining a rotation speed of a spin table that is capable of preventing an increase in the number of surface defects and is excellent in productivity; It is possible to provide a single-wafer spin cleaning/drying method using the determination method.

本発明の一実施形態に適用可能な枚葉式スピン洗浄乾燥装置とパーティクルの発生の推定メカニズムを示す図である。1 is a diagram showing a single-wafer spin cleaning/drying apparatus applicable to an embodiment of the present invention and an estimated mechanism of particle generation; FIG. 枚葉式スピン洗浄乾燥装置内における、スピンテーブルの回転速度（ｒｐｍ）とそのときの気中パーティクル量（個／ｃｆ）との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the rotational speed (rpm) of a spin table and the amount of airborne particles (particles/cf) at that time in a single-wafer spin cleaning/drying apparatus. スピン洗浄乾燥後の粒径１２０ｎｍ以上の表面欠陥増加数（個／枚）を示すグラフである。4 is a graph showing an increase in the number of surface defects (pieces/sheet) having a particle size of 120 nm or more after spin washing and drying.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、模式図における各構成は実際の厚さの割合と異なり誇張して示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that each configuration in the schematic diagram is shown in an exaggerated manner, different from the actual thickness ratio.

＜枚葉式スピン洗浄乾燥装置＞
図１は、本発明の実施の形態１に適用可能な枚葉式スピン洗浄乾燥装置１の側面図である。この一例による枚葉式スピン洗浄乾燥装置１は、シリコンウェーハ２を載置するスピンテーブル３と、スピンテーブル３を回転させる回転軸４部分と、シリコンウェーハ２をスピンテーブル３と離間して保持するための支持ピン５と、シリコンウェーハ２上にガスを供給する給気口６と、給気口６の手前に配置されるフィルタ７と、ガスを排出する排気口（図示せず）と、回転したシリコンウェーハ２から降り飛ばされる洗浄後の薬液を補足するスピンカップ９とを備えている。 <Single-wafer spin cleaning and drying equipment>
FIG. 1 is a side view of a single-wafer spin cleaning/drying apparatus 1 applicable to Embodiment 1 of the present invention. A single-wafer spin cleaning/drying apparatus 1 according to this example includes a spin table 3 on which a silicon wafer 2 is placed, a rotating shaft 4 portion for rotating the spin table 3, and the silicon wafer 2 held apart from the spin table 3. an air supply port 6 for supplying gas onto the silicon wafer 2; a filter 7 arranged in front of the air supply port 6; an exhaust port (not shown) for discharging the gas; A spin cup 9 is provided for capturing the chemical solution after cleaning that is dropped off from the silicon wafer 2 that has been washed.

＜スピンテーブル＞
スピンテーブル３は、枚葉式スピン洗浄乾燥装置１において、シリコンウェーハ２を保持し、回転させる台である。スピンテーブル３は、軽量で耐薬品性に優れた材料、例えば、塩化ビニルで構成することが望ましく、具体的には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＥＫ(ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＢＮ（ポリブチレンナフタレート）等の樹脂材料で構成することができる。 <Spin table>
The spin table 3 is a table for holding and rotating the silicon wafer 2 in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus 1 . The spin table 3 is desirably made of a material that is lightweight and has excellent chemical resistance, such as vinyl chloride. ether ketone), PBN (polybutylene naphthalate), or other resin materials.

また、スピンテーブル３の外側円環部の上面には、例えば６つの支持ピン５が鉛直に設けられる。この支持ピンは鉛直方向に段差を有し、例えば、円柱の上部を半円柱状に除去した形状となっている。図１に示されるように、この支持ピン５の段差部分に、シリコンウェーハ２が支持される。シリコンウェーハ２は、スピンテーブル３の上面から鉛直方向に例えば１０ｍｍ程度離間した状態で支持される。なお、支持ピン５は、６つに限られずシリコンウェーハ２を固定して保持できるのであれば、３つ以上の任意の個数とすることができる。また、支持ピン５の形状は、円柱状に限らず、段差を有しシリコンウェーハを支持できるのであればよく、角柱状や円環状等でも良い。 For example, six support pins 5 are provided vertically on the upper surface of the outer annular portion of the spin table 3 . This support pin has a step in the vertical direction, and has, for example, a shape obtained by removing the upper part of a cylinder into a semi-cylindrical shape. As shown in FIG. 1, the silicon wafer 2 is supported on the stepped portions of the support pins 5 . The silicon wafer 2 is supported in a state separated from the upper surface of the spin table 3 by, for example, about 10 mm in the vertical direction. The number of support pins 5 is not limited to six, and may be any number of three or more as long as the silicon wafer 2 can be fixed and held. Moreover, the shape of the support pin 5 is not limited to a columnar shape, and may be a prismatic shape, an annular shape, or the like as long as it has a step and can support the silicon wafer.

一方、スピンテーブル３は、スピンテーブル３の回転中心から鉛直下方へ延びる回転軸４と一体として形成されている。回転軸４は、その中心軸に沿って延びる円柱形状の部材である。この回転軸４は、回転機構の駆動部１０に連結されている。この回転機構が駆動することにより、スピンテーブル３が回転軸４の周りに高速回転される。 On the other hand, the spin table 3 is integrally formed with a rotating shaft 4 extending vertically downward from the center of rotation of the spin table 3 . The rotating shaft 4 is a cylindrical member extending along its central axis. The rotating shaft 4 is connected to a driving portion 10 of a rotating mechanism. By driving this rotating mechanism, the spin table 3 is rotated around the rotating shaft 4 at high speed.

（枚葉式スピン洗浄乾燥方法）
次に上記の枚葉式スピン洗浄乾燥装置１を用いた一般的な洗浄方法について説明する。まず、シリコンウェーハ２をスピンテーブル３に載置する。そして、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及び純水による置換処理を含むスピン洗浄し、その後、スピン乾燥でシリコンウェーハ上に残留した液を飛散させる。 (Single-wafer spin cleaning and drying method)
Next, a general cleaning method using the single-wafer spin cleaning/drying apparatus 1 will be described. First, the silicon wafer 2 is placed on the spin table 3 . Then, spin cleaning including cleaning treatment by physical force such as chemical solution treatment, ultrasonic cleaning or two-fluid cleaning, and replacement treatment with pure water is performed, and then the liquid remaining on the silicon wafer is scattered by spin drying.

スピン洗浄においては、スピンテーブル３の回転速度を制御してシリコンウェーハ２を低速回転状態にするのが一般的である。低速回転状態でシリコンウェーハ２の中央上部から薬液や純水を供給すれば、シリコンウェーハ２上に均一な液盛りを行うことができる。そして、スピンテーブル３により一定の回転速度で回転させながら、遠心力の効果により薬液または純水をシリコンウェーハ２の外周から外へ押し出す。液盛りした液面が乱れるのを防ぐため、薬液や純水の供給を停止する際は徐々に流量を少なくする。 In spin cleaning, it is common to control the rotation speed of the spin table 3 so that the silicon wafer 2 is rotated at a low speed. If the chemical solution or pure water is supplied from the upper central portion of the silicon wafer 2 while the wafer is rotating at a low speed, the silicon wafer 2 can be uniformly filled with liquid. While the spin table 3 rotates at a constant rotational speed, the chemical solution or pure water is pushed out from the outer circumference of the silicon wafer 2 by the effect of centrifugal force. In order to prevent the heaped up liquid surface from being disturbed, the flow rate is gradually reduced when stopping the supply of the chemical solution or pure water.

スピン洗浄が終了したら、スピン洗浄中に用いたスピンテーブル回転速度よりも速い回転速度でスピン乾燥を行うことによりシリコンウェーハ２上の純水が除去される。回転したシリコンウェーハ２から飛散する液は、スピンカップ９により補足される。 After the spin cleaning is completed, the pure water on the silicon wafer 2 is removed by performing spin drying at a higher rotation speed than the spin table rotation speed used during the spin cleaning. The spin cup 9 captures the liquid that scatters from the rotated silicon wafer 2 .

（枚葉式スピン洗浄乾燥装置におけるスピンテーブルの回転速度決定方法）
以下、図１を参照しつつ、本発明に従うスピンテーブル３の回転速度決定方法の実施形態について説明する。この方法は、枚葉式スピン洗浄乾燥装置１内においてスピンテーブル３の回転時における枚葉式スピン洗浄乾燥装置１内の気中パーティクル１１量を評価する工程と、スピンテーブル３の回転速度と気中パーティクル１１量との関係に基づいて、スピン乾燥中のスピンテーブル３の最大の回転速度を決定する工程と、を含む。以下、各構成及び各工程の詳細を順次説明する。 (Method for Determining Rotational Speed of Spin Table in Single Wafer Type Spin Washing and Drying Apparatus)
An embodiment of the rotation speed determination method for the spin table 3 according to the present invention will be described below with reference to FIG. This method includes a step of evaluating the amount of airborne particles 11 in the single-wafer spin washing/drying apparatus 1 when the spin table 3 is rotating in the single-wafer spin washing/drying apparatus 1; and determining the maximum rotational speed of the spin table 3 during spin drying based on the relationship with the amount of medium particles 11 . The details of each configuration and each step will be described below in sequence.

＜気中パーティクル量の評価＞
枚葉式スピン洗浄乾燥装置内１の気中パーティクル１１量の評価工程は、公知のパーティクルカウンター１２を用いて実施することができる。気中パーティクル１１量の評価は、スピンテーブルの回転時に装置内で測定すればよく、パーティクルカウンター１２のプローブ１３を装置内部に配置すればよい。また、測定のタイミングとしては、実際に行われる枚葉式スピン洗浄乾燥プロセスに先立って行ってもよく、枚葉式スピン洗浄乾燥プロセスの最中に行ってもよい。ここで、「実際に行われる枚葉式スピン洗浄乾燥プロセス」とは、実際にシリコンウェーハ２がスピンテーブル３上に載置され、実際に枚葉式スピン洗浄乾燥プロセスが行われることをいう。本発明者らはスピンテーブル３の回転速度が大きい程、測定される気中パーティクルの量も多くなることを知見した。 <Evaluation of Airborne Particle Amount>
The process of evaluating the amount of airborne particles 11 in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus 1 can be performed using a known particle counter 12 . The amount of airborne particles 11 can be evaluated by measuring it inside the device while the spin table is rotating, and by arranging the probe 13 of the particle counter 12 inside the device. Moreover, the timing of the measurement may be prior to the actual single-wafer spin cleaning/drying process, or may be carried out during the single-wafer spin cleaning/drying process. Here, the “actually performed single wafer spin cleaning and drying process” means that the silicon wafer 2 is actually placed on the spin table 3 and the single wafer spin cleaning and drying process is actually performed. The inventors have found that the higher the rotation speed of the spin table 3, the greater the amount of particles in the air to be measured.

ここで、本明細書における「気中パーティクル１１」とは、枚葉式スピン洗浄乾燥装置１の本体内部に浮遊する微粒子の総称である。枚葉式スピン洗浄乾燥装置１内において気中パーティクル１１が発生するメカニズムとしては、図１に模式的に示すような状況が想定され、例えば、回転軸４が高速回転して駆動部１０が摩耗することにより生じる微粒子や、駆動部１０に存在するグリースが装置内部に侵入することが考えられる。さらに、スピン洗浄中に発生した薬液のミストが、スピンテーブル３の回転と共に雰囲気中に巻き上げられることもあり得る。そして、このような装置内部に侵入した気中パーティクル１１の一部がスピンテーブル３上にも浮遊して存在する。 Here, “airborne particles 11 ” in this specification is a general term for fine particles floating inside the main body of the single-wafer spin cleaning/drying apparatus 1 . As a mechanism for generating the airborne particles 11 in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus 1, a situation schematically shown in FIG. 1 is assumed. It is conceivable that fine particles generated by the operation and grease existing in the drive unit 10 enter the inside of the device. Furthermore, mist of the chemical solution generated during spin cleaning may be blown up into the atmosphere as the spin table 3 rotates. Some of the airborne particles 11 that have entered the inside of the apparatus also exist floating on the spin table 3 .

＜スピンテーブル回転速度の決定＞
続けて、スピンテーブルの最大の回転速度を決定する工程では、スピンテーブル３の回転速度と前記気中パーティクル１１量との関係に基づいて、スピン乾燥中のスピンテーブル３の回転速度を決定する。特に、気中パーティクル１１量が、パーティクルカウンター１２の検出限界となるスピンテーブル３の回転速度を、スピン乾燥中のスピンテーブル３の最大の回転速度に決定することが好ましい。このとき、気中パーティクル１１量はスピンテーブル３の回転速度の変化に即座に応答するため、スピンテーブル３の回転速度を変更した一連の評価は連続的に行うことができる。また、同様の理由により、実際の枚葉式スピン洗浄乾燥プロセスの最中に、気中パーティクル量を評価しつつ、スピン乾燥中のスピンテーブル３の最大の回転速度を決定し、一連のプロセスの中でスピン洗浄乾燥を行う事もできる。また、スピン乾燥中の枚葉式スピン洗浄乾燥装置１内の気中パーティクル１１量が多くなれば、そのスピン乾燥を経たシリコンウェーハ２の表面欠陥増加数も増加する。 <Determination of spin table rotation speed>
Subsequently, in the step of determining the maximum rotational speed of the spin table, the rotational speed of the spin table 3 during spin drying is determined based on the relationship between the rotational speed of the spin table 3 and the amount of particles 11 in the air. In particular, it is preferable to set the rotational speed of the spin table 3 at which the amount of particles 11 in the air reaches the detection limit of the particle counter 12 as the maximum rotational speed of the spin table 3 during spin drying. At this time, since the amount of airborne particles 11 immediately responds to changes in the rotation speed of the spin table 3, a series of evaluations can be continuously performed with the rotation speed of the spin table 3 changed. For the same reason, during the actual single-wafer spin cleaning/drying process, the maximum rotation speed of the spin table 3 during spin drying was determined while evaluating the amount of particles in the air. It is also possible to spin wash and dry inside. Further, if the amount of airborne particles 11 in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus 1 during spin drying increases, the number of surface defects on the silicon wafer 2 that has undergone the spin drying also increases.

ただし、スピン乾燥中のスピンテーブル３の回転速度は、小さすぎると乾燥効率が悪く、スループットに影響が出るため、スピン乾燥中のスピンテーブル３の回転速度は、少なくともスピン洗浄中のスピンテーブルの回転速度よりも大きくするものとする。生産性の観点からは、スピン乾燥中のスピンテーブル３の回転速度を上記最大の回転速度になるべく近づけることが好ましく、上記最大の回転速度の９０％以上、あるいは９５％以上とすることも好ましい。なお、スピン洗浄中は、枚葉式スピン洗浄乾燥装置１内において気中パーティクル１１が発生したとしても、シリコンウェーハ２の表面は通常、薬液または純水によって被覆されているため、シリコンウェーハ表面に気中パーティクル１１は付着しないことを発明者は知見している。 However, if the rotation speed of the spin table 3 during spin drying is too low, the drying efficiency will be poor and the throughput will be affected. shall be greater than the speed. From the viewpoint of productivity, it is preferable to bring the rotation speed of the spin table 3 during spin drying as close to the maximum rotation speed as possible, preferably 90% or more, or 95% or more of the maximum rotation speed. During the spin cleaning, even if airborne particles 11 are generated in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus 1, the surface of the silicon wafer 2 is usually coated with a chemical solution or pure water. The inventor has found that the airborne particles 11 do not adhere.

以上のように、スピン乾燥中の気中パーティクル１１の発生量とスピンテーブル３の回転速度との関係に基づいてスピン乾燥中のスピンテーブル３の回転速度を決定することにより、生産性を落とすことなくスピン乾燥後のシリコンウェーハ２上の表面欠陥を低減することができる。 As described above, productivity is reduced by determining the rotation speed of the spin table 3 during spin drying based on the relationship between the amount of airborne particles 11 generated during spin drying and the rotation speed of the spin table 3. surface defects on the silicon wafer 2 after spin drying can be reduced.

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below using examples, but the present invention is not limited to the following examples.

＜実験１＞
内容積が０．１８ｍ３、ファンフィルタユニットの供給風量が８ｍ３である枚葉式スピン洗浄乾燥装置において、チャンバーの排気量を８ｍ３／ｍｉｎとした。パーティクルカウンター（リオン社製：エアーパーティクルカウンター ＫＣ－２４）にプローブを接続して枚葉式スピン洗浄乾燥装置の内部の気中パーティクル量を測定したところ、０個／ｃｆとなっていることを確認した。 <Experiment 1>
In a single-wafer spin cleaning/drying apparatus having an internal volume of 0.18 m 3 and a fan filter unit having an air supply volume of 8 m 3 , the exhaust volume of the chamber was set to 8 m 3 /min. A probe was connected to a particle counter (Rion: Air Particle Counter KC-24) to measure the amount of airborne particles inside the single-wafer spin cleaning/drying equipment, and it was confirmed to be 0/cf. bottom.

次に、スピンテーブルの回転速度を変更した際の気中パーティクルの変動する様子を確認するため、１８００ｒｐｍから１００ｒｐｍおきに０ｒｐｍまで回転速度を下げ、各回転速度における気中パーティクル量を測定した。 Next, in order to confirm how the particles in the air changed when the rotation speed of the spin table was changed, the rotation speed was decreased from 1800 rpm to 0 rpm in increments of 100 rpm, and the amount of particles in the air at each rotation speed was measured.

＜評価１：スピンテーブルの回転速度と気中パーティクル量との関係＞
各回転速度における気中パーティクル量測定結果を図２に示す。測定結果からは、回転速度が小さくなるほど、測定される気中パーティクルの数量も低減した。そして、スピンテーブルの回転速度が１２００ｒｐｍ以下において、パーティクルカウンターの検出限界となり、評価される気中パーティクル量は０個／ｃｆを示した。枚葉式スピン洗浄乾燥装置内におけるスピンテーブルの回転速度と気中パーティクル量との関係を評価した。図２より、スピンテーブルの回転速度と気中パーティクル量とは、ほぼ比例関係にあることが分かる。この原因は、スピンテーブルの回転によって上昇気流が発生し、回転機構の駆動部で発生したパーティクルや洗浄後の残留ミストが排気側から巻き上がるためと考えられる。上昇気流は、スピンテーブルの回転によって攪拌された空気が遮蔽板１４の下部の空間で局所的に飽和したときにスピンカップと遮蔽板１４の隙間から吹き出すことで発生すると考えられる。また、スピンテーブルの回転速度が１２００ｒｐｍ以下において気中パーティクル量が０個／ｃｆとなった理由については、スピンテーブルの回転速度の低下に伴い上昇気流が弱まり、巻き上がりが減少したためと考えられる。 <Evaluation 1: Relationship between the rotation speed of the spin table and the amount of particles in the air>
FIG. 2 shows the measurement results of the airborne particle amount at each rotation speed. From the measurement results, the number of measured airborne particles decreased as the rotation speed decreased. When the rotational speed of the spin table was 1200 rpm or less, the detection limit of the particle counter was reached, and the evaluated airborne particle amount was 0 particles/cf. We evaluated the relationship between the rotation speed of the spin table and the amount of particles in the air in the single-wafer spin cleaning/drying equipment. It can be seen from FIG. 2 that the rotation speed of the spin table and the amount of particles in the air are in a substantially proportional relationship. The reason for this is thought to be that the rotation of the spin table generates an upward air current, and the particles generated in the drive section of the rotation mechanism and the residual mist after cleaning are swirled up from the exhaust side. It is considered that the rising air current is generated by blowing out from the gap between the spin cup and the shielding plate 14 when the air stirred by the rotation of the spin table is locally saturated in the space under the shielding plate 14 . The reason why the amount of particles in the air was 0/cf when the rotation speed of the spin table was 1200 rpm or less is considered to be that the ascending current weakened as the rotation speed of the spin table decreased and the curling decreased.

＜実験２＞
＜＜確認試験１＞＞
まず、直径が３００ｍｍの、表面が清浄なシリコンウェーハを２５枚準備した。次に、この表面が清浄なシリコンウェーハ全てにおいて、スピン洗浄乾燥前の表面欠陥量を評価するために、粒径１２０ｎｍ以上の表面欠陥を測定するシリコンウェーハ表面欠陥検査装置（ＫＬＡ―Ｔｅｎｃｏｒ社製Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ２）によるパーティクル測定を行った。 <Experiment 2>
<<Confirmation Test 1>>
First, 25 silicon wafers with a clean surface having a diameter of 300 mm were prepared. Next, in order to evaluate the amount of surface defects before spin cleaning and drying on all silicon wafers with clean surfaces, a silicon wafer surface defect inspection device (KLA-Tencor Surfscan) that measures surface defects with a particle size of 120 nm or more Particle measurement was performed according to SP2).

準備した２５枚のシリコンウェーハについて、オゾン水、フッ酸、及び純水を用いて洗浄を行った。洗浄時のスピンテーブルの回転速度は８００ｒｐｍとし、洗浄時間は３０秒間とした。続けて、純水洗浄を行った。純水洗浄時のスピンテーブルの回転速度は８００ｒｐｍとし、洗浄時間は３０秒とした。さらに続けてスピン乾燥を行った。スピンテーブルの回転速度は１５００ｒｐｍとし、乾燥時間は３０秒間とした。その後、洗浄を行う前に表面欠陥を測定したものと同じシリコンウェーハ表面欠陥検査装置によって全てのシリコンウェーハ表面における粒径１２０ｎｍ以上の表面欠陥の測定を行った。 The prepared 25 silicon wafers were cleaned with ozone water, hydrofluoric acid, and pure water. The rotation speed of the spin table during washing was 800 rpm, and the washing time was 30 seconds. Subsequently, cleaning with pure water was performed. The rotation speed of the spin table during pure water cleaning was 800 rpm, and the cleaning time was 30 seconds. Further, spin drying was performed subsequently. The rotation speed of the spin table was 1500 rpm, and the drying time was 30 seconds. Thereafter, surface defects having a grain size of 120 nm or more were measured on all the silicon wafer surfaces using the same silicon wafer surface defect inspection apparatus that was used to measure surface defects before cleaning.

＜＜確認試験２＞＞
つぎに、比較の確認試験として、スピン乾燥中のスピンテーブルの回転速度を１０００ｒｐｍに設定し、その他の条件は、確認試験１と同様の試験を行った。 <<Confirmation Test 2>>
Next, as a confirmation test for comparison, the rotation speed of the spin table during spin drying was set to 1000 rpm, and the same test as confirmation test 1 was performed under other conditions.

＜評価２：スピンテーブルの回転速度とシリコンウェーハ表面欠陥数との関係＞
スピン洗浄および乾燥を行った後の粒径１２０ｎｍ以上の表面欠陥増加数を、スピン乾燥中のスピンテーブルの回転速度１５００ｒｐｍと１０００ｒｐｍの２水準で比較して図３に示す。図３より、スピン乾燥中のスピンテーブル回転速度が小さい１０００ｒｐｍの表面欠陥増加数が回転速度１５００ｒｐｍの表面欠陥増加数の半分以下であることが分かった。この結果について、スピンテーブルの回転速度が１５００ｒｐｍでは、実験１で評価されたように枚葉式スピン洗浄乾燥装置内の気中パーティクル量が多いため、表面欠陥増加数が比較的多くなったものと考えられる。一方、スピンテーブルの回転速度が１０００ｒｐｍでは、装置内の気中パーティクルの量がほぼ０個／ｃｆのため、表面欠陥増加数が少なくなったものと考えられる。 <Evaluation 2: Relationship between Spin Table Rotational Speed and Number of Silicon Wafer Surface Defects>
FIG. 3 shows the increase in the number of surface defects having a particle size of 120 nm or more after spin cleaning and drying at two levels of spin table rotation speeds of 1500 rpm and 1000 rpm during spin drying. From FIG. 3, it was found that the increase in surface defects at a low spin table rotation speed of 1000 rpm during spin drying is less than half the increase in surface defects at a rotation speed of 1500 rpm. Regarding this result, when the spin table rotation speed was 1500 rpm, as evaluated in Experiment 1, the amount of airborne particles in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus was large, so the number of surface defects increased relatively. Conceivable. On the other hand, when the rotation speed of the spin table was 1000 rpm, the amount of particles in the air in the apparatus was almost 0/cf, so it is considered that the number of surface defects increased was small.

本発明によれば、枚葉式スピン洗浄乾燥装置を用いたシリコンウェーハの洗浄乾燥において、表面欠陥増加の防止が可能であり、かつ生産性に優れたスピンテーブルの回転速度の決定方法及び当該決定方法を用いた枚葉式スピン洗浄乾燥方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided a method for determining a rotation speed of a spin table that can prevent an increase in surface defects and is excellent in productivity in cleaning and drying silicon wafers using a single-wafer spin cleaning and drying apparatus, and the determination. It is possible to provide a single wafer spin cleaning and drying method using the method.

１ 枚葉式スピン洗浄乾燥装置
２ シリコンウェーハ
３ スピンテーブル
４ 回転軸
５ 支持ピン
６ 給気口
７ ファンフィルタユニット
９ スピンカップ
１０ 駆動部
１１ 気中パーティクル
１２ パーティクルカウンター
１３ プローブ
１４ 遮蔽板
１５ チャンバー
REFERENCE SIGNS LIST 1 single-wafer spin cleaning/drying apparatus 2 silicon wafer 3 spin table 4 rotating shaft 5 support pin 6 air supply port 7 fan filter unit 9 spin cup 10 driving section 11 airborne particles 12 particle counter 13 probe 14 shielding plate 15 chamber

Claims (5)

枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブルの回転時における枚葉式スピン洗浄乾燥装置内の気中パーティクル量を評価する第１工程と、
前記スピンテーブルの回転速度と前記気中パーティクル量との関係に基づいて、スピン乾燥中の前記スピンテーブルの最大の回転速度を決定する第２工程と、を含む枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブル回転速度決定方法。 a first step of evaluating the amount of airborne particles in the single-wafer spin cleaning/drying apparatus during rotation of the spin table of the single-wafer spin cleaning/drying apparatus;
a second step of determining the maximum rotation speed of the spin table during spin drying based on the relationship between the rotation speed of the spin table and the amount of particles in the air. How to determine table rotation speed. 前記第２工程において、前記スピン乾燥中の前記スピンテーブルの最大の回転速度を、前記気中パーティクル量の検出限界となる回転速度とする、請求項１に記載の枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブル回転速度決定方法。 2. The single-wafer spin cleaning and drying apparatus according to claim 1, wherein, in said second step, the maximum rotation speed of said spin table during said spin drying is set to a rotation speed at which said airborne particle amount is a detection limit. Spin table rotation speed determination method. 前記第１工程及び第２工程が、実際に行われる枚葉式スピン洗浄乾燥プロセスに先立って行われる、前記請求項１又は２に記載の枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブル回転速度決定方法。 3. The spin table rotation speed determination method for a single wafer spin cleaning and drying apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first step and the second step are performed prior to an actually performed single wafer spin cleaning and drying process. . 前記第１工程及び第２工程が、実際に行われる枚葉式スピン洗浄乾燥プロセスの最中に行われる、前記請求項１又は２に記載の枚葉式スピン洗浄乾燥装置のスピンテーブル回転速度決定方法。 3. Spin table rotation speed determination of single wafer spin cleaning and drying apparatus according to claim 1 or 2, wherein said first step and second step are performed during an actual single wafer spin cleaning and drying process. Method. スピン洗浄と、引き続くスピン乾燥とを含む枚葉式スピン洗浄乾燥方法において、
前記スピン乾燥中のスピンテーブルの回転速度が、前記スピン洗浄中のスピンテーブルの回転速度よりも大きく、かつ、
前記スピン乾燥中のスピンテーブルの回転速度が請求項１～４に記載のスピンテーブルの回転速度決定方法により決定されるスピンテーブルの最大の回転速度以下である、枚葉式スピン洗浄乾燥方法。

In a single wafer spin cleaning and drying method comprising spin cleaning followed by spin drying,
The rotation speed of the spin table during the spin drying is higher than the rotation speed of the spin table during the spin cleaning, and
A single-wafer spin cleaning/drying method, wherein the rotation speed of the spin table during spin drying is equal to or less than the maximum rotation speed of the spin table determined by the spin table rotation speed determination method according to any one of claims 1 to 4.
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