TW201308479A - 基板處理方法及基板處理單元 - Google Patents

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Abstract

當考慮到像是處理時間(生產率)因素的關係時，一種基板處理方法可以容易地且最佳化地控制流體噴嘴的移動速度，使得有可能在整個表面上均勻地執行基板表面的處理，像是清潔或乾燥。該種基板處理方法，係包括當從旋轉中的基板的中心朝向周緣移動流體噴嘴時從流體噴嘴朝向旋轉中的基板表面噴出至少一種流體。該流體噴嘴係以固定初始移動速度從該基板的該中心移動至預定點。接著，以滿足下列關係式的移動速度V(r)從該預定點移動該流體噴嘴：V(r)×rα=C(常數)，其中V(r)代表當該流體噴嘴通過對應於在該基板表面上離該基板的中心之距離“r”的位置之位置時之該流體噴嘴的該移動速度，而α代表冪指標。

Description

基板處理方法及基板處理單元
本發明係關於基板處理方法及基板處理單元，且尤係關於以無接觸的方式實行處理(例如清潔或乾燥)基板(例如半導體晶圓)之表面的基板處理方法及基板處理單元。
雙流體噴注(two-fluid jet；2FJ)清潔方法為已知用於以無接觸方式清潔基板表面之清潔方法。此清潔方法涉及到從雙流體噴嘴朝向基板表面噴出含有細小液體液滴(霧)之高速氣體並導致細小液體液滴碰撞該基板表面。清潔方法利用震波(藉由細小液體液滴對基板表面的碰撞所生成)以從基板表面移除(清潔)微粒等等。
使用異丙醇(isopropyl alcohol；IPA)蒸氣之乾燥方法為已知以無接觸方式乾燥基板表面之乾燥方法。此乾燥方法涉及到從流體噴嘴朝向在基板表面上的氣體-液體介面之吹出含有IPA蒸氣之氣體。乾燥方法係藉由利用在基板表面上出現的液體薄膜之表面張力梯度及促進IPA蒸氣之液體的蒸發而從基板表面蒸發及移除液體薄膜。
在傳統雙流體噴注清潔方法中，常見作法為從雙流體噴嘴朝向基板表面噴出混合液體，同時藉由以固定角速度搖擺(旋轉)擺臂而以固定速度、平行於基板表面的方式移動安裝在擺臂前端的該雙流體噴嘴。因此，當雙流體噴嘴移動朝向基板周緣時，供給基板表面的每單位面積之液體液滴數量漸漸減少，而液體液滴對基板表面碰撞之密度減 少，導致清潔效果的降低。
在使用IPA蒸氣的乾燥方法中，存在有改變擺臂角速度而改變安裝在擺臂前端之流體噴嘴的移動速度之狀況。在大多狀況中，係憑經驗決定流體噴嘴的移動速度之改變程度。此有時涉及到流體噴嘴的移動速度之不連續性，此可能造成基板表面不均勻的乾燥。
為了減少在基板表面的清潔效果之差異，已提出一種涉及到當從基板中心距離增加時漸漸減少流體噴嘴(像是清潔噴嘴)的移動速度之方法(參閱例如，日本特開H11-47700、H11-307492和2005-93694號)。
然而，所提出的方法並未考慮到在像是處理時間(生產率)以及像是清潔噴嘴的流體噴嘴的移動速度之因素之間的關係。因此，有必要重新設定像是清潔噴嘴的流體噴嘴的移動速度，以便縮短清潔或乾燥時間，從而增加生產率。
申請人已提出用於在以所噴出之氣體和液體的混合物來對基板表面有效地拋光之後之清潔基板表面之多種雙流體噴注清潔方法，以及藉由使用IPA蒸氣乾燥基板表面之多種乾燥方法(參閱例如，國際公開公報2007/108315號小冊及日本特開2010-50436和2010-238850號)。
本發明係有鑑於上述先前技術的情形而研創者。因此，本發明之目的在於當考慮到像是處理時間(生產率)因素的關係時提供一種可以容易地且最佳化地控制流體噴嘴 的移動速度之基板處理方法和基板處理單元，使得有可能在整個表面上均勻地執行基板表面的處理，像是清潔或乾燥。
為了達到上述目的，本發明提供一種基板處理方法，係包括當將流體噴嘴從旋轉中的基板之中心朝向旋轉中的基板之周緣移動以處理表面的同時，從流體噴嘴朝向旋轉中的基板表面噴出至少一種流體。流體噴嘴係以固定初始移動速度從基板中心移動至預定點。接著從預定點以滿足下列關係式的移動速度V(r)移動流體噴嘴：V(r)×r α =C(常數)，其中V(r)代表當流體噴嘴通過對應於在基板表面上離基板之中心的距離“r”的位置之位置時之流體噴嘴的移動速度，而α代表冪指標(power index)。
上述關係式中，冪指標係較佳地在0<α 1之範圍。
理想地設冪指標α為1以便縮短處理時間和增加生產率。假如冪指標α超過1(α>1)，流體噴嘴朝向基板周緣移動的移動速度的減少率係太大，造成太長的處理時間。另一方面，假如設冪指標α為零(α=0)，則流體噴嘴朝向基板周緣移動的移動速度係固定。因此較佳的冪指標α係在範圍0<α<1內。
冪指標α係由流體噴嘴從處理開始位置移動至處理結束位置所需要的允許處理時間所決定。
當處理時間(生產率)、冪指標α有限制時，可基於允許的處理時間決定流體噴嘴的移動速度V(r)。此使得有可 能當回應於處理時間的請求時在整個表面上均勻地執行基板表面的處理。
在本發明之較佳態樣中，當流體噴嘴已到達對應於基板的周緣端之位置時，即暫時停止流體噴嘴。
藉由暫時停止流體噴嘴在對應於基板的周緣端之位置並同時允許流體噴嘴持續噴出流體，可以更集中地清潔基板中通常為最污穢的周緣端區域。
本發明也提供一種基板處理單元，係包括：用於噴出至少一種流體之流體噴嘴；用於將流體噴嘴從旋轉中的基板的中心朝向周緣移動之移動機構；以及用於控制移動機構之控制區段。移動機構以固定初始移動速度來移動流體噴嘴從基板中心至預定點，接著從預定點以滿足下列關係式的移動速度V(r)移動流體噴嘴：V(r)×r α =C(常數)，其中V(r)代表當流體噴嘴通過對應於在基板表面上離基板的中心距離“r”的位置之位置時的流體噴嘴的移動速度，而α代表冪指標。控制區段從初始移動速度的輸入值以及流體噴嘴從處理開始位置至處理結束位置之移動所需要的允許處理時間之輸入值決定冪指標α和移動速度V(r)。
經基板處理，當通過對應於在基板表面上離基板的中心之距離“r”的位置之位置時，藉由輸入流體噴嘴之初始移動速度以及流體噴嘴從處理開始位置移動至處理結束位置所需要的允許處理時間而可以容易地決定流體噴嘴的移 動速度V(r)。
根據本發明，當通過對應於在基板表面上離基板的中心之距離“r”的位置之位置時，藉由任意地設冪指標α，如基於預備處理時間(生產率)，可以決定流體噴嘴的移動速度V(r)。此使得有可能當回應於處理時間的請求時在整個表面上均勻地執行基板表面的處理。
現在將參照圖式描述本發明之較佳實施例。
第1圖係根據本發明之實施例表示併入基板處理單元的基板處理裝置之整體架構之平面圖。如第1圖所示，此基板處理裝置包含大致-矩形的外殼10，以及其上放置有用於儲存大量的基板(像是半導體晶圓)的基板匣(substrate cassette)之裝載埠12。裝載埠12係配置成鄰接於外殼10且可以以開啟匣(open cassette)、標準製造介面(standard manufacturing interface；SMIF)或前開式晶圓盒(front opening unified pod；FOUP)安裝。SMIF和FOUP係各為其中安放有基板匣的氣密容器以及，藉由以分隔牆覆蓋，可以保持內部環境獨立於外部環境。
在外殼10中係安放有四個拋光單元14a至14d、各為在拋光之後清潔基板之第一清潔單元16和第二清潔單元18、以及在清潔之後乾燥基板之乾燥單元20。拋光單元14a至14d係排列在基板處理裝置的縱向方向，而清潔單元16、18和乾燥單元20係也排列在基板處理裝置的縱向方向。根據本發明，第二清潔單元18和乾燥單元20係各為 基板處理單元。
第一基板傳送自動裝配件22係配置在被裝載埠12、位在靠近裝載埠12之拋光單元14a、及乾燥單元20所包圍的區域中。再者，基板傳送單元24係配置成平行於拋光單元14a至14d。在拋光之前，第一基板傳送自動裝配件22從裝載埠12接收基板然後移轉基板至基板傳送單元24，以及在乾燥之後從乾燥單元20接收基板且歸還基板至裝載埠12。在從第一基板傳送自動裝配件22接收基板之後，基板傳送單元24傳送基板，然後在基板傳送單元24和拋光單元14a至14d之其中一者之間移轉基板。
在第一清潔單元16和第二清潔單元18之間係配置第二基板傳送自動裝配件26用於在它和清潔單元16、18之間移轉基板。再者，在第二清潔單元18和乾燥單元20之間係配置第三基板傳送自動裝配件28用於在它和單元18、20之間移轉基板。
在外殼10中也配置用於控制基板處理裝置的設備操作之控制區段30。例如，如以下描述者，控制區段30控制設置在第二清潔單元(基板處理單元)18的擺臂44之移動，從而控制流體噴嘴46的移動速度。
在此實施例中，第一清潔單元16係在有清潔液體的情況下，藉由對著基板之前和後表面搓揉縱向延伸之滾筒清潔構件而清潔基板的滾筒清潔單元。此第一清潔單元(滾筒清潔單元)16係組構成也使用超音波振盪清潔(megasonic cleaning)，這涉及到對清潔液體施加大約 1MHz頻率的超音波，並引起由振動加速度產生之清潔液體的作用力而作用於黏合在基板表面的細小微粒。
根據本發明，第二清潔單元18係基板處理單元。乾燥單元20係旋轉乾燥單元，其藉由從移動噴嘴朝向基板噴出IPA蒸氣以乾燥基板，然後進一步經由高速旋轉中的基板之離心力來乾燥基板。
可能使用在兩階段中垂直排列的清潔單元16、18組成清潔區段。因此，在此狀況中，清潔區段係由二個基板處理單元的垂直堆疊構成。
第2圖係根據本發明之基板處理單元的示意透視圖，此係用作為第1圖所示的第二清潔單元18；而第3圖係表示第2圖的基板處理單元之主要部分之平面圖。
如第2圖和第3圖所示，如同根據本發明實施例之基板處理單元，第二清潔單元18包含清潔槽40、可旋轉支撐桿42和水平-延伸擺臂44，其中，清潔槽40包圍基板W之周圍，基板W被例如未圖示的夾具托住並且藉由該夾具的旋轉而旋轉，可旋轉支撐桿42配置在清潔槽40旁，而水平-延伸擺臂44在其基底端耦合至支撐桿42的上端。流體噴嘴(雙流體噴嘴)46係垂直可移動地安裝至擺臂44的自由端(前端)。
流體噴嘴46係連接載氣(carrier gas)供給線50用於供給載氣，像是N2氣體，及連接清潔液體供給線52用於供給清潔液體，像是純水或含有溶解的CO2氣體之水。載氣的雙流體噴流，含有清潔液體的細小液體液滴(霧)，係從 流體噴嘴46噴出供給至流體噴嘴46之載氣(像是N2氣體)及清潔液體(像是純水或含有溶解的CO2氣體之水)的混合物所產生。藉由允許流體噴嘴46所產生的雙流體噴流對旋轉中的基板W的表面碰撞，微粒等等可藉由利用細小液體液滴對基板表面的碰撞所生成的震波而可以從基板表面移除(清潔)。
支撐桿42係連接至作為旋轉支撐桿42的驅動機構之馬達，從而搖擺在支撐桿42上的擺臂44。藉由來自控制區段30的訊號來控制馬達54的旋轉速度，據此控制擺臂44的角速度並因此控制流體噴嘴46的移動速度。
在此實施例中，鉛筆型(pencil-type)清潔工具60(例如，由PVA海棉構成)係可旋轉地且垂直可移動地安裝至擺臂44的前端。再者，在上述清潔槽40旁及上方係配置用於供給洗滌液體至例如藉由夾具托住之旋轉中的基板W的表面之洗滌液體供給噴嘴62，，以及用於供給液體化學品至基板表面之化學供給噴嘴64。在操作中，當保持鉛筆型清潔工具60的下端以預定壓力與旋轉中的基板W的表面接觸時，藉由搖擺擺臂44移動鉛筆型清潔工具60，同時，洗滌液體或液體化學品係供給至基板W的表面，從而清潔基板W的表面。此基板W的表面之接觸型(contact-type)清潔為視需要的，並可依需要完成。
如第3圖所示，在基板W的表面清潔期間當擺臂44移動時，流體噴嘴46從偏移位置A沿著圓弧形軌跡移動至座落在基板W之外的清潔端位置C，通過恰在基板W 的中心O上方之位置及恰在以離中心O預定距離之預定點B上方之位置。在此清潔期間，含有清潔液體的細小液體液滴(霧)之載氣的雙流體噴流係不斷地從流體噴嘴46朝向旋轉中的基板W的表面噴出。第3圖表示當流體噴嘴46座落恰在預定點B上方時之位置。
在此實施例中，當通過對應於(恰在上方)在基板W的表面上的位置之位置時(落在離基板W的中心O距離“r”)，決定流體噴嘴46的移動速度V(r)，，使得滿足下列關係式：V(r)×r α =C(常數)，其中α代表冪指標。
流體噴嘴的移動速度46因此隨著離基板中心W的距離改變。此使得有可能讓細小液體液滴的數量(密度)，從流體噴嘴46供給至基板W的表面，基板表面的每單位面積均勻在整個表面上。
當以移動速度V(r)移動流體噴嘴46時，移動速度V(r=0)在流體噴嘴46通過對應(恰在上方)至基板中心的位置時係非常高。在此實施例中，因此，以固定初始移動速度來移動流體噴嘴46從偏移位置(清潔開始位置)A至對應至預定點B的位置，並接著以從初始移動速度漸漸減少的移動速度V(r)來移動。
因此，流體噴嘴46以下列公式(1)呈現的移動速度V(r)移動：
其中“b”係從基板W的中心O至預定點B之距離，而V0係流體噴嘴46的初始移動速度。
第4圖表示在離基板W的中心O的距離(半徑)“r”與從上述公式(1)決定之沿著流體噴嘴46的移動軌跡得到之流體噴嘴46的移動速度V(r)之間的關係。X-軸代表距離(半徑)“r”而Y-軸代表流體噴嘴46的移動速度V(r)。在第4圖中，“h”表示從基板W的中心O至偏移位置A之距離、“b”代表從基板W的中心O至預定點B之距離、而“c”代表從基板W的中心O至清潔端位置C之距離。
根據此實施例，當流體噴嘴通過對應在基板表面上離基板的中心O之距離“r”的位置之位置時，流體噴嘴46的移動速度V(r)可藉由任意地設定冪指標來決定，例如，基於預備的處理時間(生產率)。此使得有可能當例如反應於處理時間的需求時在整個表面上均勻地執行基板表面處理。
冪指標α係理想地設為1(α=1)以便縮短處理時間和增加生產率。假如冪指標α超過1(α>1)，在流體噴嘴46的移動速度的減少率(移動朝向基板周緣)係太大，造成太長的處理時間。另一方面，假如冪指標α設定為零(α=0)，流體噴嘴46的移動速度(移動朝向基板周緣)係常數。因此冪指標α較佳係在0<α 1的範圍。
可以決定冪指標α，例如，從使用下列公式(2)至(4)， 如輸入參數，流體噴嘴46的初始移動速度V0，從基板W的中心O至偏移位置A之距離“h”，從基板W的中心O至預定點B之距離“b”，以及流體噴嘴46從偏移位置(清潔開始位置)A移動至清潔結束位置C所需要之允許清潔時間“t”。在下列公式中，“tb”係從預定點B至清潔結束位置C之行程時間。
例如，當流體噴嘴46的初始移動速度V0設定在30毫米/秒(mm/sec)，從基板W的中心O至偏移位置A之距離“h”係設10毫米(mm)，從基板W的中心O至預定點B之距離“b”係設10毫米(mm)，以及允許的清潔時間“t”係設22秒(seconds)時，計算的冪指標α為0.75(α=0.75)。藉由如此決定冪指標α，從上述公式(1)可以決定流體噴嘴46的移動速度V(r)。
第5圖表示在冪指標α及初始移動速度V0和允許的清潔時間“t”之乘積(V0×t)之間的關係，當從基板W的中心O至預定點B之距離“b”及從基板W的中心O至偏移位置A之距離“h”係兩者皆設10毫米(mm)時藉由公式(2)至(4)決定。基於初始移動速度V0(=30毫米/秒)和允許的清潔時 間t(=22秒)之乘積(30×22=660)在第5圖所示之關係而可以決定冪指標0.75(α=0.75)。
第6圖表示在離基板W的中心O之距離“r”和流體噴嘴46的移動速度V(r)之間的關係，當從基板W的中心O至預定點B之距離“b”係設10毫米時以變化功率指數α決定。在第6圖，初始移動速度V0係設1(任意單位)。第7圖表示在離基板W的中心O之距離“r”和基板表面的每單位面積供給的細小液體液滴的數量(密度)之間的關係，當從基板W的中心O至預定點B之距離“b”係設10毫米時以變化功率指數α決定。在第7圖，基板中心W供給的細小液體液滴的數量(密度)係設1(任意單位)。
如第6圖和第7圖所見，冪指標α越接近1，沿著基板的徑向方向之細小液體液滴的密度分佈係更均勻；假如生產率准許的話，處理時間“C”應設盡可能長。
在此實施例中，藉由輸入流體噴嘴46的初始移動速度V0、從基板W的中心O至偏移位置A之距離“h”、從基板W的中心O至預定點B之距離“b”、以及允許的清潔時間“t”來決定冪指標α和流體噴嘴46的移動速度V(r)。控制馬達54的旋轉速度使流體噴嘴46以移動速度V(r)移動。第8圖表示決定冪指標α和移動速度V(r)之程序。
首先，輸入初始移動速度V0。下一步，輸入離基板中心至偏移位置之距離“h”，例如，10毫米(固定)，以及輸入離基板中心至預定點之距離“b”。可選擇及輸入複數個點，例如，三點(10毫米、50毫米、90毫米)作為距離“b”。下 一步，輸入允許的清潔時間“t”。從輸入值計算冪指標α，並從計算的冪指標α來計算流體噴嘴46的移動速度V(r)。
當處理時間(生產率)有限制時，冪指標α及流體噴嘴46的移動速度V(r)係基於流體噴嘴46從偏移位置(清潔開始位置)A移動至對應至預定點C的位置所需要之允許的清潔時間“t”來決定。此使得有可能在整個表面上更均勻地處理基板表面，同時反應於處理時間的請求。
在說明之基板處理裝置中，基板係從裝載埠12的基板匣取出，並將基板傳送至拋光單元14a至14d之其中一者，其中基板之表面係經過拋光。在拋光之後基板表面係在第一清潔單元(滾筒清潔單元)16清潔，並然後在第二清潔單元(基板處理單元)18使用雙流體噴流進一步清潔該基板表面。當在第二清潔單元(基板處理單元)18清潔基板表面時，雙流體噴流從流體噴嘴46噴向旋轉中的基板的表面，同時以如上述描述的控制速度移動流體噴嘴46。
具體而言，在完成在第一清潔單元16的基板之滾筒清潔之後，係將基板帶入第二清潔單元18。在第二清潔單元18中，當旋轉中的基板時，從洗滌液體供給噴嘴62供給洗滌液體至基板表面上用以幾秒(例如3秒)的時間完成基板表面的洗滌。接著，允許鉛筆型清潔工具60掃瞄跨越基板表面預定次數(例如二或三次)，同時讓液體化學品從化學供給噴嘴64噴向基板表面用以完成基板表面的鉛筆清潔。立即在鉛筆清潔之後，在相同第二清潔單元18開始基板表面的雙流體噴注清潔。
藉由在旋轉中的基板上方搖擺擺臂44預定次數(例如1至4次)以移動流體噴嘴46、噴出雙流體噴流，從而使用雙流體噴流完成基板表面的清潔。擺臂44的角速度(即，流體噴嘴46的移動速度)係基於容許的處理時間和掃瞄次數來計算。在基板表面的雙流體噴注清潔期間之基板的旋轉速度不一定需要等於在由鉛筆型清潔工具60之基板表面的清潔期間之該基板的旋轉速度。
當流體噴嘴46已到達對應於基板W的周緣端之位置時，可暫時停止流體噴嘴46。藉由暫時停止流體噴嘴46在對應於基板W的周緣端之位置並同時允許流體噴嘴46持續噴出流體，可以更集中地清潔基板W中通常為最污穢的周緣端區域。
在清潔之後，從第二清潔單元18取出基板且將其帶入乾燥單元20，此基板係旋轉乾燥的。在乾燥之後歸還基板至在裝載埠12的基板匣。
藉由使用上述描述的基板處理裝置進行實驗(例子1及對照例子1和2)。在例子1中，在拋光單元14a至14d之其中一者中拋光TEOS晶圓(blanket wafer)(基板)60秒。在拋光之後，在第一清潔單元(滾筒清潔單元)16清潔基板表面30秒，然後進一步當以上述描述的方式控制流體噴嘴46的移動速度時在第二清潔單元(基板處理單元)18清潔其22秒。在清潔之後，在乾燥單元20旋轉乾燥基板。在乾燥之後，基板接受殘留在基板表面上具有不超過80奈米(nm)的尺寸之微粒(缺陷)數目的測量。在對照例子1中， 除了在第二清潔單元18基板未接受雙流體噴注清潔之外，係以如例子1相同的方式處理相同基板(TEOS晶圓)。在對照例子2中，除了當以固定速度移動流體噴嘴46時完成在第二清潔單元18的基板之雙流體噴注清潔之外，以如例子1相同的方式處理相同基板。就乾燥之後的基板而言，在對照例子中所獲得者，完成微粒數目的相同測量。測量結果係如第9圖所示。
從第9圖所示在例子1與對照例子1和2之間的資料比較可得知，根據本發明在雙流體噴注清潔中控制流體噴嘴46的移動速度、噴出雙流體噴流，可以顯著地減少(例如大約10%至大約50%)在清潔之後殘留在基板表面上的缺陷數目。
第10圖係表示基板處理單元400之垂直剖面圖，其使用作為乾燥單元，根據另一本發明實施例，及第11圖係第10圖的基板處理單元之平面圖。此實施例的乾燥單元(基板處理單元)400包含基底401和四個由基底401支撐的圓柱形基板-支撐構件402。基底401係固定至旋轉桿405的上端，其由軸承406可旋轉地支撐。這些軸承406係固定至平行於旋轉桿405的圓柱形構件407之內表面。圓柱形構件407的下端係安裝在安裝基底409上且固定至位置。透過滑輪411、412和皮帶414，旋轉桿405係耦合至馬達415，使藉由驅動馬達415以自身軸旋轉基底401。
旋轉殼蓋450係固定至基底401的上表面。第10圖表示旋轉殼蓋450的垂直剖面。旋轉殼蓋450係配置成包 圍基板W。旋轉殼蓋450具有在內側徑向傾斜且具有平滑曲線之垂直剖面。旋轉殼蓋450的上端座落在至基板W之近距離，且旋轉殼蓋450的上端之內直徑係略大於基板W的直徑。旋轉殼蓋450的上端具有每者沿著基板-支撐構件402的周圍表面塑形之凹槽450a。凹槽450a係定位在對應於基板-支撐構件402之位置。傾斜延伸之排洩孔451係形成在旋轉殼蓋450的底部。
用於供給純水作為至基板W的表面(前表面)上的清潔液體之前噴嘴454係配置在基板W上方。前噴嘴454係定向朝向基板W中心。前噴嘴454係耦合至純水供給源(即，清潔液體供給源)，未表示在圖式上，並供給純水至基板W的前表面之中心。除了純水，也可使用液體化學品作為清潔液體。用於執行Rotagoni乾燥的二個平行流體噴嘴460、461係配置在基板W上方。使用流體噴嘴460用於供給IPA蒸氣(異丙醇(isopropyl alcohol)和N2氣體的混合物)至基板W的前表面上。使用流體噴嘴461用於供給純水至基板W的前表面上以便防止基板W的前表面被乾燥。
這些流體噴嘴460、461係安裝在耦合至支撐桿500的上端之擺臂502的自由端(前端)，支撐桿500配置在基底401旁，且擺臂502藉由支撐桿500的旋轉而搖擺。支撐桿500係連接至作為用於旋轉支撐桿500的驅動機構之馬達504，從而搖擺在支撐桿500上的擺臂502。藉由來自控制區段504的訊號來控制馬達504的旋轉速度，據此控 制擺臂502的角速度及流體噴嘴460、461的移動速度。
旋轉桿405其中安放耦合至清潔-液體供給源465的背部噴嘴463和耦合至乾燥-氣體供給源466的氣體噴嘴464。清潔-液體供給源465其中儲存作為清潔液體的純水且經由背部噴嘴463供給純水至基板W的後側表面。乾燥-氣體供給源466其中儲存作為乾燥氣體的N2氣體或乾空氣，且經由氣體噴嘴464供給乾燥氣體至基板W的後側表面。
用於升高基板-支撐構件402的抬起機構470係設置成圍繞圓柱形構件407。此抬起機構470係組構成能夠在相對於圓柱形構件407的垂直方向上滑動。抬起機構470包含配置成與基板-支撐構件402的下端接觸之接觸板470a。第一氣體腔室471和第二氣體腔室472係形成在圓柱形構件407的外周面和抬起機構470的內周面之間。第一氣體腔室471和第二氣體腔室472係分別與第一氣體通道474和第二氣體通道475流體相通。第一氣體通道474和第二氣體通道475具有耦合至加壓-氣體供給源(在圖式未表示)的端部。當在第一氣體腔室471的壓力被增加而高於在第二氣體腔室472的壓力時，升高抬起機構470。另一方面，當在第二氣體腔室472的壓力被增加而高於在第一氣體腔室471的壓力時，降低抬起機構470。在第10圖中，抬起機構470係在降低的位置。
第12圖係在第10圖表示的基底401的平面圖。如第12圖所示，基底401包含四個手臂401a且藉由手臂401a 的尖端垂直可移動地支撐基板-支撐構件402。第13A圖係顯示部分基板-支撐構件402的平面圖和在第12圖表示的基底401，第13B圖係沿著第12圖A-A線的剖面視圖，而第13C圖係沿著第13B圖B-B線的剖面視圖。基底401的手臂401a具有組構成可滑動地托住基板-支撐構件402的支架401b。此支架401b可與手臂401a一體形成。垂直-延伸貫穿孔係在支架401b中形成，且在此貫穿孔插入基板-支撐構件402。貫穿孔具有略大於基板-支撐構件402的直徑之直徑。因此，基板-支撐構件402係在相對於基底401的垂直方向上可移動，而基板-支撐構件402係以自身軸可旋轉。
彈簧支撐402a係附接至基板-支撐構件402的下部分。彈簧478係配置圍繞基板-支撐構件402，並由彈簧支撐402a支撐彈簧478。彈簧478的上端擠壓支架401b(此為基底401一部分)。因此，彈簧478對基板-支撐構件402施以向下作用力。停止件402b係形成在基板-支撐構件402的周面上。此停止件402b具有大於貫穿孔的直徑之直徑。因此，由停止件402b限制基板-支撐構件402的向下移動，如第13B圖所示。
支撐插腳479和圓柱形夾具480係設置在基板-支撐構件402的上端上，基板W係放置在支撐插腳479上，而圓柱形夾具480作為與基板W的周緣接觸之基板托住部分。支撐插腳479係排列在基板-支撐構件402的軸上。另一方面，夾具480係排列成遠離基板-支撐構件402的軸。 因此，當基板-支撐構件402旋轉時，夾具480繞著基板-支撐構件402的軸旋轉。為了防止靜電電荷，晶圓-接觸部分較佳地由導電材料(較佳地為鐵、鋁、SUS)或碳樹脂(例如PEEK或PVC)構成。
第一磁鐵481係附接至基底401的支架401b以便面對基板-支撐構件402的側表面。另一方面，第二磁鐵482和第三磁鐵483係設置在基板-支撐構件402中。第二磁鐵482和第三磁鐵483係排列成在垂直方向上遠離彼此。釹磁鐵係較佳地使用作為第一、第二、及第三磁鐵481、482、及483。
第14圖係表示第二磁鐵482和第三磁鐵483的排列之示意視圖，從基板-支撐構件402的軸向方向觀看。如第14圖所示，第二磁鐵482和第三磁鐵483係排列在相對於基板-支撐構件402的周圍的方向之不同位置。具體而言，連接第二磁鐵482和基板-支撐構件402的中心的線及連接第三磁鐵483和基板中心-支撐構件402的中心的線以預定角度α交叉。
當基板-支撐構件402係在如第13B圖所示下方的位置時，第一磁鐵481及第二磁鐵482面對彼此。在此時，吸引力作用在第一磁鐵481和第二磁鐵482之間。此吸引力生成以自身軸在一方向上旋轉中的基板-支撐構件402的作用力，使得夾具480擠壓基板W的周緣。據此，如第13B圖所示之下方位置係在基板W被托住(夾住)的夾具位置。
當托住基板W時，第一磁鐵481和第二磁鐵482不必始終面對彼此，只要它們夠接近以產生充足的托住作用力。例如，即使第一磁鐵481和第二磁鐵482彼此傾斜，在這些磁鐵之間仍會產生磁鐵作用力，只要它們彼此靠近。因此，當托住基板W時，第一磁鐵481和第二磁鐵482不必始終彼此面對，只要磁鐵作用力夠大而足以旋轉中的基板-支撐構件402以托住基板W。
第15A圖係當由抬起機構470升高基板-支撐構件402時，顯示部分基板-支撐構件402和手臂401a的平面圖，第15B圖係當由抬起機構470升高基板-支撐構件402時沿著第12圖A-A線的剖面視圖，以及第15C圖係沿著第15B圖C-C線的剖面視圖。
當由抬起機構470升高基板-支撐構件402至如第15B圖所示之升高位置時，第一磁鐵481和第三磁鐵483彼此面對，而第二磁鐵482係遠離第一磁鐵481。在此時，吸引力作用在第一磁鐵481和第三磁鐵483之間。此吸引力生成以自身軸朝一方向旋轉中的基板-支撐構件402的作用力，使得夾具480移動遠離基板W。據此，如第15B圖所示之升高位置係釋放(未夾持)基板W的未夾持位置。也在此狀況，當釋放基板W時，第一磁鐵481和第三磁鐵483不必始終彼此面對，只要它們足夠靠近用以朝一方向產生充足的旋轉中的基板-支撐構件402的作用力(磁鐵作用力)使得移動夾具480遠離基板W。
因為第二磁鐵482和第三磁鐵483係排列在相對於基 板-支撐構件402的周圍的方向之不同位置，當基板-支撐構件402向上和向下移動時，旋轉作用力作用在基板-支撐構件402上。此旋轉作用力提供夾具480托住基板W的作用力和釋放基板W的作用力。因此，恰藉由垂直移動基板-支撐構件402，夾具480可以托住及釋放基板W。以此方式，第一磁鐵481、第二磁鐵482、及第三磁鐵483作用為托住機構(旋轉機構)用於以自身軸旋轉中的基板-支撐構件402以導致夾具480來托住基板W。藉由基板-支撐構件402的垂直移動來操作此托住機構(旋轉機構)。
抬起機構470的接觸板470a係定位在基板-支撐構件402之下。當接觸板470a向上移動時，接觸板470a的上表面係與基板-支撐構件402的下端接觸，而基板-支撐構件402藉由接觸板470a抵抗彈簧478的擠壓作用力而升高。每一接觸板470a的上表面係平坦表面，另一方面，每一基板-支撐構件402的下端係半球形狀。在此實施例中，抬起機構470和彈簧478構成用於在垂直方向上移動基板-支撐構件402之驅動機構。值得注意的是，驅動機構不受限於此實施例。例如，可使用伺服馬達作為驅動機構。
溝槽484係形成在每一基板-支撐構件402的側表面上。此溝槽484沿著基板-支撐構件402的軸延伸，並具有圓弧形水平剖面。朝向溝槽484突起的突部485係形成在基底401的手臂401a(此實施例中之支架401b)上。此突部485的尖端座落在溝槽484，而突部485大致嚙合溝槽484。溝槽484和突部485係設置用於限制基板-支撐構件 402的旋轉角度。
下一步，將描述具上述描述的結構之乾燥單元(基板處理單元)400的操作。
首先，藉由馬達415共同旋轉中的基板W和旋轉殼蓋450。在此狀態中，前噴嘴454和背部噴嘴463供給純水至基板W的前表面(上表面)和後側表面(下表面)上以便用純水洗滌全部基板W。供給至基板W之純水係透過離心力分散在前表面和後側表面，從而洗滌基板W的全部表面。從旋轉中的基板W旋轉離開之純水係被旋轉殼蓋450捕捉而流進入排洩孔451。當洗滌基板W時，二個流體噴嘴460、461係在遠離基板W的給定閒置位置。
然後，停止從前噴嘴454供給純水，並移動前噴嘴454至遠離基板W的給定閒置位置。移動二個流體噴嘴460、461至在基板W上的偏移位置(清潔開始位置)。當以範圍從30至150min-1低速來旋轉中的基板W時，流體噴嘴460供給IPA蒸氣及流體噴嘴461供給純水至基板W的前表面上。在此操作期間，背部噴嘴463供給純水至基板W的後側表面。
如同上述描述的第二清潔單元(基板處理單元)18的擺臂44，藉由控制區段504控制馬達504的旋轉速度，藉此控制擺臂502的角速度以及二個流體噴嘴460、461的移動速度，並沿著基板的徑向方向W至座落在基板W之外的位置而同步地移動二個流體噴嘴460、461。以此方式，乾燥基板W的前表面(上表面)。
之後，移動二個流體噴嘴460、461至其閒置位置，及停止從背部噴嘴463供給純水。然後，以範圍從1000至1500min-1的高速來旋轉中的基板W，從而從基板W的後側表面移除純水。在此操作期間，氣體噴嘴464供給乾燥氣體至基板W的後側表面。以此方式，乾燥基板W的後側表面。
提供先前描述之實施例使該領域技術人員能製造及使用本發明。此外，這些實施例的各種修改對該領域技術人員將顯而易見，在此定義的通用原則和具體範例可被應用於其他實施例中。因此，本發明目的並不受限於在此描述的實施例，而是要符合由申請專利範圍和等效物所限制之最廣泛範圍。
10‧‧‧外殼
12‧‧‧裝載埠
14a至14d‧‧‧拋光單元
16‧‧‧第一清潔單元、第一夾板單元、滾筒清潔單元、清潔單元
18‧‧‧第二清潔單元、基板處理單元、清潔單元
20‧‧‧乾燥單元、單元
22‧‧‧第一基板傳送自動裝配件
24‧‧‧基板傳送單元
26‧‧‧第二基板傳送自動裝配件
28‧‧‧第三基板傳送自動裝配件
30‧‧‧控制區段
40‧‧‧清潔槽
42、500‧‧‧支撐桿
44、502‧‧‧擺臂
46‧‧‧流體噴嘴、雙流體噴嘴
52、50‧‧‧供給線
54、415、504‧‧‧馬達
60‧‧‧清潔工具
62‧‧‧液體供給噴嘴
64‧‧‧化學供給噴嘴
400‧‧‧基板處理單元
401‧‧‧基底
401a‧‧‧手臂
401b‧‧‧支架
402‧‧‧基板-支撐構件
405‧‧‧旋轉桿
406‧‧‧軸承
407‧‧‧構件
409‧‧‧安裝基底
411、412‧‧‧滑輪
414‧‧‧皮帶
450‧‧‧旋轉殼蓋
450a‧‧‧凹槽
451‧‧‧排洩孔
454‧‧‧前噴嘴
460、461‧‧‧流體噴嘴
463‧‧‧背部噴嘴
464‧‧‧氣體噴嘴
465‧‧‧清潔-液體供給源
466‧‧‧乾燥-氣體供給源
470‧‧‧抬起機構
470a‧‧‧接觸板
471‧‧‧第一氣體腔室
472‧‧‧第二氣體腔室
474‧‧‧第一氣體通道
475‧‧‧第二氣體通道
479‧‧‧支撐插腳
480‧‧‧夾具
481‧‧‧第一磁鐵
482‧‧‧第二磁鐵
483‧‧‧第三磁鐵
478‧‧‧彈簧
484‧‧‧溝槽
485‧‧‧突部
第1圖係根據本發明之實施例表示併入基板處理單元的基板處理裝置之整體架構之平面圖；第2圖係根據本發明之基板處理單元的示意透視圖，此係使用作為在如第1圖所示基板處理裝置的第二清潔單元；第3圖係表示第2圖的基板處理單元之主要部分之平面圖；第4圖表示在離基板中心的距離(半徑)“r”及流體噴嘴沿著流體噴嘴的移動軌跡的移動速度V(r)之間的關係，X-軸代表距離(半徑)“r”及Y-軸代表流體噴嘴的移動速度V(r)； 第5圖表示在冪指標及初始移動速度V0和允許的清潔時間“t”之乘積(V0×t)之間的關係之圖；第6圖表示以變化功率指數α決定在離基板中心之距離“r”和流體噴嘴的移動速度V(r)之間的關係之圖；第7圖表示以變化功率指數α決定在離基板中心之距離“r”和基板表面的每單位面積供給的細小液體液滴的數量(密度)之間的關係之圖；第8圖表示決定冪指標α和流體噴嘴的移動速度V(r)之程序之流程圖；第9圖表示在例子1與對照例子1和2中殘留在基板表面上的缺陷數目之圖；第10圖係根據本發明之另一實施例表示基板處理單元之垂直剖面圖；第11圖係第10圖的基板處理單元之平面圖；第12圖係在第10圖所示的基底的平面圖；第13A圖係顯示部分基板-支撐構件的平面圖和在第12圖所示的基底，第13B圖係沿著第12圖A-A線的剖面視圖，及第13C圖係沿著第13B圖B-B線的剖面視圖；第14圖係表示第二磁鐵和第三磁鐵的排列之示意圖，從基板-支撐構件的軸向方向所觀看；以及第15A圖係當由抬起機構升高基板-支撐構件時顯示部分基板-支撐構件和手臂的平面圖，第15B圖係當由抬起機構升高基板-支撐構件時沿著第12圖A-A線的剖面視圖，以及第15C圖係沿著第15B圖C-C線的剖面視圖。
10‧‧‧外殼
12‧‧‧裝載埠
14a‧‧‧拋光單元
14b‧‧‧拋光單元
14c‧‧‧拋光單元
14d‧‧‧拋光單元
16‧‧‧第一清潔單元、第一夾板單元、滾筒清潔 單元、清潔單元
18‧‧‧第二清潔單元、基板處理單元、清潔單元
20‧‧‧乾燥單元、單元
22‧‧‧第一基板傳送自動裝配件
24‧‧‧基板傳送單元
26‧‧‧第二基板傳送自動裝配件
28‧‧‧第三基板傳送自動裝配件
30‧‧‧控制區段

Claims (6)

  1. 一種基板處理方法，係包括在將流體噴嘴從旋轉中的基板的中心朝向周緣移動以處理該基板的表面的同時，從該流體噴嘴朝向該旋轉中的基板表面噴出至少一種流體，其中以固定初始移動速度從該基板的該中心移動該流體噴嘴至預定點，以及其中接著以滿足下列關係式的移動速度V(r)從該預定點移動該流體噴嘴：V(r)×r α =C(常數)，其中V(r)代表當該流體噴嘴通過對應於在該基板表面上離該基板的中心之距離“r”的位置之位置時之該流體噴嘴的該移動速度，而α代表冪指標。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理方法，其中，該冪指標α係在0<α 1之範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理方法，其中，該冪指標α係由該流體噴嘴從處理開始位置移動至處理結束位置所需要的允許處理時間所決定。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理方法，其中，當該流體噴嘴已到達對應於該基板的該周緣端之位置時，即暫時停止該流體噴嘴。
  5. 一種基板處理單元，係包括：流體噴嘴，係用於噴出至少一種流體；移動機構，係用於將該流體噴嘴從旋轉中的基板 的中心朝向周緣移動；以及控制區段，係用於控制該移動機構，其中，該移動機構以固定初始移動速度從該基板的該中心移動該流體噴嘴至預定點，以及接著以滿足下列關係式的移動速度V(r)從該預定點移動該流體噴嘴：V(r)×r α =C(常數)，其中V(r)代表當該流體噴嘴通過對應於在該基板表面上離該基板的中心之距離“r”的位置之位置時之該流體噴嘴的該移動速度，而α代表冪指標，以及其中該控制區段從該初始移動速度的輸入值以及該流體噴嘴從處理開始位置至處理結束位置之移動所需要的允許處理時間之輸入值決定該冪指標α及該移動速度V(r)。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之基板處理單元，其中，該冪指標α係在0<α 1之範圍。
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