TW201426847A - 晶圓旋轉裝置及晶圓旋轉方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種晶圓旋轉裝置，其係在不產生微小灰塵之情形下可在處理槽內使晶圓旋轉，以消除晶圓的處理不均。該晶圓旋轉裝置具備：處理液槽2，係收容處理液，且可使晶圓浸漬在處理液內；晶圓托架6，係在處理液槽2內保持前述晶圓W的下部中間部分，且以可朝沿著晶圓的面之方向擺動之方式構成；以及一組晶圓導件7，係以包夾處理液槽2內的晶圓托架6之方式配置，且藉由相對於晶圓托架6而相對地朝上下方向移動而構成為可保持晶圓的下部兩端部分；在將晶圓W保持在前述晶圓導件7之狀態下使晶圓托架6擺動後，使晶圓托架6與晶圓導件7相對地朝上下方向移動且將晶圓送回到晶圓托架6，藉此使晶圓托架6之晶圓W的支撐部分不同，且使晶圓旋轉。

Description

晶圓旋轉裝置及晶圓旋轉方法
本發明係有關一種使浸漬在晶圓清洗裝置與蝕刻處理裝置等之晶圓處理槽中的晶圓於處理槽內旋轉之晶圓旋轉裝置及晶圓旋轉方法。
以往，半導體製造過程中之清洗過程技術係於保持晶圓的清潔性方面為不可或缺之過程技術。近年來，半導體製造過程被要求具有高的精確度，且所要求之粒子去除性能變得更加嚴格。
超音波清洗法係作為此種清洗過程技術之1種而被廣泛地使用。超音波清洗法為一種重要的技術，其係藉由對晶圓表面的污染物質照射超音波而將污染物質予以去除，且透過酸與鹼等之化學清洗法之併用而使清洗效率提高。
在超音波清洗裝置中，由於在對振盪之超音波的行進方向成為支撐晶圓之構件的陰影之部分，出現此支撐構件成為障礙且超音波到達不到之部分，或依離超音波產生裝置之距離的不同所引起之清洗的程度而產生差異，而可能產生一些問題，如產生清洗不均且無法在晶圓面內得到均等的污染物質去除性能。
為了解除此問題，例如在專利文獻1(日本特開 2006-324495號公報)及專利文獻2(日本特開2011-165694號公報)等中，提出一種可抑制清洗不均的晶圓清洗裝置。
專利文獻1之清洗裝置係在清洗槽中，藉由具備晶圓導件(Wafer Guide)與晶圓用夾頭(wafer chuck)之雙方，且在晶圓的清洗中利用上述構件來切換晶圓的保持，並透過使成為晶圓支撐構件的陰影之部分不同以謀求解除清洗不均的現象。
此外，專利文獻2之清洗裝置係在複數個清洗槽中，設為藉由於各個的清洗槽使支撐晶圓之接收槽的位置不同，來消除複數個作為清洗槽整體之超音波的未照射區域。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2006-324495號公報
專利文獻2：日本特開2011-165694號公報
但是，在專利文獻1之裝置中，雖藉由使支撐晶圓之構件不同而可消除未照射區域本身，但難以消除依各個晶圓的部位之清洗的品質不均之現象。尤其近年來，晶圓尺寸的大型化正進展中，由於離超音波產生裝置之距離及槽內的清洗液之溫度與濃度不均等，故產生清洗的品質差之問題已逐漸表面化。
此外，半導體的清洗步驟係以去除微小的雜質為目的，而使用如在清洗槽產生皮帶與齒輪等的微小灰塵之複雜的機構，於粒子去除條件變為嚴格之今日，實質上為不可能。
再者，專利文獻2之裝置係以具有複數個清洗槽為前提，而有在單一的清洗槽中無法消除清洗不均的問題。
因此，本發明的目的係為了解決上述問題而研創者，其目的係在提供一種晶圓旋轉裝置及晶圓旋轉方法，其係不產生微小灰塵，且可在處理槽內使晶圓旋轉，以用來消除因晶圓支撐構件的障礙、超音波照射距離的不同、處理液的不均等分布等所引起之處理不均的問題。
本發明係為了達成上述目的，而依以下之方式所構成。
依據本發明第1態樣，具備：處理液槽，係收容處理液，且可使晶圓浸漬在前述處理液內；晶圓托架，係在前述處理液槽內保持前述晶圓的周緣下部中間部分，且以可朝沿著晶圓的面之方向擺動之方式構成；以及一組晶圓導件，係以包夾前述處理液槽內的前述晶圓托架之方式配置，且相對於前述晶圓托架而相對地朝上下方向移動，藉此構成為了保持前述晶圓的周緣下部之比由前述晶圓托架所保持之保持部分更靠近端側的部分；而前述晶圓導件係在前述晶圓托架朝第1方向擺動時位於接近前述晶圓的周緣之位置，並且在保持前述晶圓之狀態下使前述晶圓托架朝第2方向擺動後，相對於前述晶圓托架相對地朝上下方向移動且將前述晶圓送回到前述晶圓托架，藉此使前述晶圓托架之晶圓的支撐部分不同而使前述晶圓旋轉。
依據本發明第2態樣，乃提供第1態樣之晶圓旋轉 裝置，其中，前述晶圓導件係以可朝上下移動之方式所構成，且藉由前述晶圓導件下降，使晶圓回到前述晶圓托架。
依據本發明第3態樣，乃提供第1態樣之晶圓旋轉裝置，其中，前述晶圓托架係以支撐之前述晶圓的中心軸為旋轉中心而擺動之方式構成。
依據本發明第4態樣，乃提供第1態樣之晶圓旋轉裝置，其中，前述晶圓導件係具備：2個導件本體，係分別配置在前述晶圓的厚度方向；以及支撐構件，係以吊掛在前述2個導件本體間之方式配置。
依據本發明第5態樣，乃提供一種晶圓旋轉方法，其係使用晶圓旋轉裝置，該晶圓旋轉裝置具備：晶圓托架，其收容處理液，且在可將晶圓浸漬在前述處理液內之處理液槽內將前述晶圓之下部中間部分予以保持，且以可朝沿著晶圓的面之方向擺動的方式構成；以及一組晶圓導件，藉由相對於前述晶圓托架而相對地朝上下方向移動而構成為可保持前述晶圓的下部兩端部分，
在將前述晶圓保持在前述晶圓導件之狀態下使前述晶圓托架擺動後，使前述晶圓托架與晶圓導件相對地朝上下方向移動且將前述晶圓送回到前述晶圓托架，藉此使前述晶圓托架之晶圓的支撐部分不同，而使前述晶圓旋轉。
依據本發明第6態樣，乃提供第5態樣之晶圓旋轉方法，其中，前述晶圓托架與晶圓導件之間的晶圓之收授係藉由前述晶圓導件上升，而從前述晶圓托架將前述晶圓保持在晶圓導件，且藉由前述晶圓導件下降而使晶圓回到前述晶圓托架。
依據本發明，藉由將晶圓托架構成為可擺動，且相對於晶圓導件可變更相對之上下位置，而可達成晶圓對於晶圓托架與晶圓導件之收授。再者，藉由在晶圓導件支撐晶圓之狀態下將晶圓托架的傾斜角度予以變更，可將晶圓保持在朝周方向旋轉之狀態，故可消除晶圓的上下方向位置之部位的不均。
此外，晶圓托架係藉由構成為以支撐之晶圓的中心軸之位置作為旋轉中心進行擺動，而可在不產生位置偏離等之情形下進行晶圓的收授。
1‧‧‧晶圓旋轉裝置
2‧‧‧清洗槽
3‧‧‧外槽
4‧‧‧擴散用水槽
5‧‧‧超音波發送部
6‧‧‧晶圓托架
7‧‧‧晶圓導件
11‧‧‧托架本體部
12‧‧‧接收構件
13‧‧‧連結腳
14‧‧‧擺動腳
15‧‧‧擺動裝置
16‧‧‧升降裝置
16a‧‧‧汽缸桿
16b‧‧‧連結部
17‧‧‧導件本體
18‧‧‧支撐構件
90、91‧‧‧箭頭符號
100‧‧‧晶圓洗淨裝置
C‧‧‧旋轉中心
W‧‧‧晶圓
第1圖係使用有本發明實施形態的晶圓旋轉裝置之晶圓清洗裝置的構成之示意圖。
第2圖係示意性顯示第1圖之晶圓旋轉裝置的內部構成之局部剖面斜視圖。
第3圖(a)至(d)係顯示第1圖的晶圓旋轉裝置之動作步驟的各步驟之圖。
第4圖(e)至(h)係顯示第1圖的晶圓旋轉裝置之動作步驟的第3圖所示之後續的各步驟之圖。
以下，參照圖式就本發明之實施形態加以詳細說明。
第1圖係使用本發明之實施形態的晶圓旋轉裝置之晶圓清洗裝置的構成之示意圖。第2圖係示意性顯示第1圖之晶圓旋轉裝置的內部構成之局部剖面斜視圖，而省略擴散用水槽4。
使用有本實施形態的晶圓旋轉裝置1之晶圓清洗裝置100係具備有收容清洗液之清洗槽(內槽)2，且於該清洗槽2的外側具備有外槽3。清洗槽2內的清洗液係以溢出且流到外槽3之方式構成，並且於外槽3之外側設置有充滿擴散水之擴散用水槽4。於水槽4的底壁外表面，設置有超音波發送部5。
如第2圖所示，成為清洗對象之晶圓W係隔著預定的間隔而以彼此平行之方式將複數片晶圓W配置在清洗槽2內。晶圓W係由晶圓托架6所保持。
如第2圖所示，晶圓托架6具備一組托架本體部11以及接收構件12，其中，托架本體部11係與晶圓大致平行地配置，而接收構件12係設置在托架本體部11的下端側。接收構件12係在晶圓的中心部分設置1個以及在從中心部分至中心角為10至45°左右之範圍內設置2個，合計設置3個，藉由以3點來支撐晶圓的下面中央部分而保持晶圓W。
本體11係將晶圓W的下側中間部分予以覆蓋，並且晶圓的兩端側係為露出到外部之形狀，並且，利用延伸至上側之連結腳13，設置在清洗槽2外，且以可裝卸之方式連結在朝下方延伸之擺動腳14。將晶圓投入到清洗槽2內時，使晶圓保持在晶圓托架6後，使晶圓從清洗槽2的上側浸漬到槽內，且將連結腳13與擺動腳14予以連結。
擺動腳14係藉由被軸支在擴散用水槽4的外表面且相對於固定軸進行旋轉的擺動裝置15，如第1圖的箭頭符號90所示，朝沿著晶圓W的主面之方向擺動。此外，擺動腳14的擺動中心C係最好構成為於與晶圓托架6連結時位於晶圓W的中心 軸上。
於晶圓托架6的兩側設置有一對晶圓導件7。晶圓導件7係利用設置在清洗槽2的外側之升降裝置16，如箭頭符號91所示以可朝上下移動之方式設置。在本實施形態中，升降裝置係由汽缸所構成，而晶圓托架6係以可裝卸之方式固定在設置於汽缸桿16a的前端之連結部16b。
晶圓導件7之升降裝置16亦可構成為可停止在任意的位置，亦可構成為可移動於事先決定之上段、中段、下段等複數個位置之間。
晶圓導件7具備有一組導件本體17以及支撐構件18，其中，導件本體17係以分別排列於晶圓W之厚度方向之方式配置，而支撐構件18係以吊掛在2個導件本體部17之間的方式配置。支撐構件18係設置在可保持晶圓的下部左右兩端部分之位置，且利用升降裝置16使晶圓導件7上升時，將晶圓W的下部兩端部分卡止在支撐構件18且利用晶圓導件7來保持晶圓W，而使晶圓托架6成為未保持晶圓W之狀態。
在此狀態下，使晶圓托架6擺動且設為傾斜狀態，並且藉由使晶圓導件7下降且使晶圓W移動到晶圓托架6，可使由晶圓托架6所保持之晶圓W的保持部分不同。此外，晶圓托架6及晶圓導件7之驅動控制係藉由利用未圖示之驅動控制手段來控制擺動裝置15及升降裝置16的動作而可自動地進行。
因此，未照射超音波之區域會消失，且晶圓W進行旋轉，藉此進行其上下位置的替換。所以，可解決因離超音波產生裝置5之距離及槽內的清洗液之溫度與濃度分布的差而產生清 洗的品質差異之問題。
再者，在本實施形態中，晶圓托架6及晶圓導件7之驅動部分皆係設置在清洗槽2的外部，而無從驅動部分產生微小灰塵等之虞。
其次，就本實施形態之晶圓旋轉裝置的動作加以說明。在以下的說明中，以使晶圓旋轉之機構作為中心加以說明。
第3圖及第4圖係顯示本實施形態之晶圓旋轉裝置的動作步驟之各步驟的圖。再者，在第3圖及第4圖中，在晶圓W的相同部分位標示箭頭符號，以容易理解之方式將晶圓的旋轉情況予以顯示。
第3圖(a)係表示將被晶圓托架6所保持之晶圓投入到清洗槽2內之步驟。如第3圖(a)所示，投入晶圓時，晶圓導件7係位於下段，如箭頭符號92所示，利用未圖示之搬運機器人使晶圓托架6下降且將晶圓投入到清洗槽2內。在晶圓導件7位於下段之狀態下，晶圓導件7之支撐構件18係在不接觸晶圓W之情形下僅利用晶圓托架6將晶圓W予以保持。在此狀態下，在清洗槽2內進行晶圓W的清洗時，晶圓托架6的接收構件12所在之部分，因超音波照射不到而產生清洗不均的現象，故透過下一個步驟進行晶圓W之保持部分的變更。
第3圖(b)所示之狀態係在將晶圓托架6維持在中立之狀況下，如箭頭符號93所示使晶圓導件7上升到中段。在此狀態下，晶圓導件7的支撐構件18雖係成為極接近晶圓W的左右兩側之狀態，但晶圓W依然被晶圓托架6所保持。
接著，如第3圖(c)所示，而如箭頭符號94所示使晶 圓托架6傾斜。在本實施形態中，傾斜角度係大致設為15°左右。在此狀態下，如上所述晶圓W係被晶圓托架6所保持，故晶圓W按照晶圓托架6的傾斜而傾斜。此外，由於晶圓導件7之支撐構件18接近於晶圓W的左右兩端側，故防止因晶圓托架6的傾斜動作而造成之晶圓W的掉落。
其次，在第3圖(d)中如箭頭符號95所示使晶圓導件7上升到上段，且設為使晶圓W從晶圓托架6浮起之狀態。在此狀態下，晶圓W係僅由晶圓導件7所保持，晶圓托架6亦可自由旋轉。
在第4圖(e)中如箭頭符號96所示，使晶圓托架6朝反方向大致傾斜15°左右。在此狀態下，如上所述，晶圓W被晶圓導件7所保持，故晶圓托架6的傾斜不會對晶圓W的傾斜造成影響。結果，可使晶圓W與晶圓托架6之接點偏移30°。
接著如第4圖(f)之箭頭符號97所示，使晶圓導件7下降到中段，且將晶圓W載置在晶圓托架6。如第4圖(g)所示，使晶圓托架6如箭頭符號98所示大致傾斜15°左右。在此狀態下，如上所述晶圓W係被保持在晶圓托架6，故晶圓W按照晶圓托架6的傾斜而傾斜，且旋轉30°。再者，由於晶圓導件7之支撐構件18接近晶圓W之左右兩端側，故透過晶圓托架6的傾斜動作，來防止晶圓W的掉落。
其次，在第4圖(h)中使晶圓導件7如箭頭符號99所示上升到上段，且設為使晶圓W從晶圓托架6浮起之狀態。在此狀態下，晶圓W係僅由晶圓導件7所保持，晶圓托架6亦可自由進行旋轉。
以下，藉由重複從第4圖(e)到第4圖(h)之動作，即可使晶圓W逐步旋轉30°。
如以上說明，依據本發明實施形態之晶圓清洗裝置，未照射超音波之區域會消失，且晶圓W進行旋轉，藉此進行其上下位置的替換。因此，可解決因離超音波產生裝置5之距離及槽內的清洗液的溫度與濃度分布的差而產生清洗的品質差異之問題。
再者，由於晶圓托架6及晶圓導件7之驅動機構皆不存在於清洗槽2內，故透過上述驅動構件的動作不會產生微小灰塵，且不會污染清洗液。
此外，本發明並不限定於上述實施形態，可依其他各種態樣來實施。例如，本實施形態係就晶圓清洗裝置加以說明，而亦可使用於蝕刻處理裝置。
再者，關於晶圓W之旋轉的態樣，並不限定於第3圖及第4圖之步驟，亦廣泛包含一些動作步驟，如藉由一邊在晶圓導件7與晶圓托架6之間收授晶圓W，一邊在保持於晶圓導件7之時序下使晶圓托架6之傾斜角度不同，而使晶圓W與晶圓托架6之接觸位置不同，結果使晶圓W進行旋轉。
再者，藉由將上述各種實施形態中之任意的實施形態適當地組合，而可達成分別具有之效果。
本發明係一邊參照附圖而一邊就理想的實施形態予以充分地記載，而對於所屬技術領域中具有通常知識者而言理當可作種種替代與修正。此種替代與修正，只要不偏離所附屬之申請專利範圍之本發明的範圍，理當可理解包含在其中。
1‧‧‧晶圓旋轉裝置
2‧‧‧清洗槽
3‧‧‧外槽
4‧‧‧擴散用水槽
5‧‧‧超音波發送部
6‧‧‧晶圓托架
7‧‧‧晶圓導件
12‧‧‧接收構件
16‧‧‧升降裝置
16a‧‧‧汽缸桿
16b‧‧‧連結部
17‧‧‧導件本體
18‧‧‧支撐構件
100‧‧‧晶圓洗淨裝置
90、91‧‧‧箭頭符號
C‧‧‧旋轉中心
W‧‧‧晶圓

Claims (6)

  1. 一種晶圓旋轉裝置，係具備：處理液槽，係收容處理液，且可使晶圓浸漬在前述處理液內；晶圓托架，係在前述處理液槽內保持前述晶圓的周緣下部中間部分，且以可朝沿著晶圓的面之方向擺動之方式構成；以及一組晶圓導件，係以包夾前述處理液槽內的前述晶圓托架之方式配置，且相對於前述晶圓托架而相對地朝上下方向移動，藉此構成為可保持前述晶圓的周緣下部之比由前述晶圓托架所保持之保持部分更靠近端側的部分，而前述晶圓導件係在前述晶圓托架朝第1方向擺動時位於接近前述晶圓的周緣之位置，並且在保持前述晶圓之狀態下使前述晶圓托架朝第2方向擺動後，相對於前述晶圓托架相對地朝上下方向移動且將前述晶圓送回到前述晶圓托架，藉此使前述晶圓托架之晶圓的支撐部分不同而使前述晶圓旋轉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓旋轉裝置，其中，前述晶圓導件係以可朝上下移動之方式構成，且藉由前述晶圓導件下降，使晶圓回到前述晶圓托架。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓旋轉裝置，其中，前述晶圓托架係以支撐之前述晶圓的中心軸為旋轉中心而擺動之方式構成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓旋轉裝置，其中，前述晶圓導件具備：2個導件本體，係分別配置在前述晶 圓的厚度方向；以及支撐構件，係以吊掛在前述2個導件本體間之方式配置。
  5. 一種晶圓旋轉方法，係使用晶圓旋轉裝置，該晶圓旋轉裝置具備：晶圓托架，其收容處理液，且在可將晶圓浸漬在前述處理液內之處理液槽內將前述晶圓之下部中間部分予以保持，且以可朝沿著晶圓的面之方向擺動的方式構成；以及一組晶圓導件，係相對於前述晶圓托架而相對地朝上下方向移動，藉此構成為可保持前述晶圓的周緣下部之比由前述晶圓托架所保持之保持部分更靠近端側的部分，在將前述晶圓保持在前述晶圓導件之狀態下使前述晶圓托架擺動後，使前述晶圓托架與晶圓導件相對地朝上下方向移動且將前述晶圓送回到前述晶圓托架，藉此使前述晶圓托架之晶圓的支撐部分不同，而使前述晶圓旋轉。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之晶圓旋轉方法，其中，前述晶圓托架與晶圓導件之間的晶圓之收授係藉由前述晶圓導件上升，而從前述晶圓托架將前述晶圓保持於晶圓導件，且藉由前述晶圓導件下降而使晶圓回到前述晶圓托架。
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