TW201426873A - 晶圓狀物件之液體處理用方法及設備 - Google Patents
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Abstract
在用以處理晶圓狀物體之設備與製程中，旋轉夾頭以相對於該旋轉夾頭之上表面之預定位向固持晶圓狀物件。該設備包含具備容納至少一紅外線加熱元件之外殼之加熱組件。加熱組件係安裝於旋轉夾頭上表面之上方且當安裝於晶圓夾頭上時毗鄰於晶圓狀物件。外殼包含連接至氣體供應器之進氣口及自外殼排氣用之至少一出口。
Description
本發明係關於晶圓狀物件之液體處理用方法及設備。
液體處理包含濕蝕刻及濕清洗兩者，其中以處理液體將待處理晶圓之表面區域潤濕且藉此移除晶圓之一層或藉此帶走雜質。美國專利第4903717號描述液體處理用裝置。在此裝置中可藉由施予晶圓之旋轉運動來協助液體的分配。
用以乾燥碟狀物件之表面的技術通常用在半導體工業中於生產製程期間清洗矽晶圓(如：黃光前清洗、CMP後清洗及電漿後清洗)之後。然而，如此乾燥方法可應用於其它板狀(plate-like)物件，像是：光碟、光罩、標線片、磁碟或平面顯示器。當用於半導體工業時，其亦可被應用於玻璃基板(如：絕緣體上矽晶製程中)、III-V族基板(如：GaAs)或其它任何用來製造積體電路之基板或載體。
在半導體工業中不同乾燥方法係為已知，其中一些利用異丙醇來降低半導體晶圓表面上潤洗水之表面張力。見，例如：美國專利第5882433號。共同持有之專利申請案WO2011/007287號及美國專利申請案第12/914802號(2010年10月28日提申)中描述涉及使用加熱之異丙醇之如此方法的改良。
惟仍然有開發改良方法的需求，俾以不僅在如此乾燥程序還有在其它液體處理期間預防如此半導體晶圓上所形成的亞微觀結構中之圖案倒塌。當徑向朝外移動橫越旋轉中晶圓表面的液體之表面張力對於晶圓
表面所形成之亞微觀結構施加傷害性或破壞性力量時可能發生圖案倒塌。
圖案倒塌的問題隨著半導體晶圓直徑的增加變得越形嚴重。舉例來說，現行世代之單一晶圓濕處理技術係針對直徑為300mm之晶圓所設計，但是前代技術是針對直徑為200mm之晶圓所設計，且下一世代可能係針對直徑為450mm或以上之晶圓所設計。
特別是，隨著晶圓直徑增加，液體在其被施加的晶圓中央區域內之位置及相同液體在徑向朝外移動到晶圓周圍後之間的溫度差值亦會增加。
圖案倒塌的問題亦隨著亞微觀結構之高寬比持續增加變得更加嚴重。此亦為在半導體元件的製造中正在進行的趨勢，因為縮小元件尺寸的壓力一般較多落在水平佈局而較少在厚度方向上。
於2011年9月9日所提申之共同持有且共同待決之美國專利申請案第13/229097號描述配有固定安裝在旋轉夾頭的上表面及由其所固持之旋轉晶圓的下表面之間的紅外線加熱器之旋轉夾頭。儘管此夾頭提供改善之晶圓加熱，卻已經發現改善晶圓間的系統表現一致性的需求。
因此，在一實施態樣中，本發明係關於用以處理晶圓狀物件之設備，包含用於以相對於旋轉夾頭的上表面之預定位向固持晶圓狀物件之旋轉夾頭。加熱組件包含容納至少一紅外線加熱元件之外殼，且該加熱組件係安裝在旋轉夾頭的上表面且當安裝在旋轉夾頭上時係與晶圓狀物件相鄰。加熱組件之外殼包含連接至氣體供應器之進氣口及自該外殼排放氣體用之至少一出口。
在根據本發明之設備的較佳實施例中，加熱組件在安裝於旋轉夾頭上時係安裝於晶圓狀物件的下方，且加熱組件相關於旋轉夾頭之旋轉為靜止。
在根據本發明之設備的較佳實施例中，至少一出口係定位於旋轉夾頭之周圍區域且在外殼之徑向朝外的表面上開口。
在根據本發明之設備的較佳實施例中，至少一出口係在外殼
之軸向朝上的表面上開口，藉此自外殼排放氣體至晶圓狀物件在固定於旋轉夾頭上時朝下的表面上。
在根據本發明之設備的較佳實施例中，溫度感測器係定位於外殼內部且流動控制器基於該外殼內部所偵測到的溫度調整進入該外殼之氣流。
在根據本發明之設備的較佳實施例中，流動控制器係配置為當溫度感測器偵測到超過預定冷卻點之溫度時設定氣流至第一流率，該第一流率較佳地落在100-200l/min之範圍內、更佳地在120-180l/min之範圍內且最佳地在140-160l/min之範圍內；且當溫度感測器偵測到未超過預定冷卻點之溫度時設定氣流至第二流率，該第二流率較佳地落在10-80l/min之範圍內、更佳地在15-60l/min之範圍內且最佳地在20-40l/min之範圍內。
在根據本發明之設備的較佳實施例中，至少一紅外線加熱元件沿外殼之周圍區域延伸且進氣口開口進入外殼之中央區域，而內部腔室定義於該至少一紅外線加熱元件及該進氣口之間，俾以藉由經進氣口供應至內部腔室之氣體的對流加熱來促進該至少一紅外線加熱元件之冷卻。
在根據本發明之設備的較佳實施例中，旋轉夾頭包含用於繞著中央固定柱旋轉所安裝之夾頭主體，且外殼包含牢固地固定在中央固定柱之近端及定位於夾頭主體上方且透過該近端以懸臂方式被支撐之遠端。
在另一實施態樣中，本發明係關於用以處理晶圓狀物件之製程，包含將晶圓狀物件以預定位向定位於旋轉夾頭上，其中包含容納在外殼內的至少一紅外線加熱元件之紅外線加熱組件係定位成鄰近該晶圓狀物件。晶圓狀物件係以紅外線加熱組件來加熱。氣體係在藉由至少一紅外線加熱元件造成氣體之傳導加熱的條件下通過外殼內之進氣口被導入外殼中。受熱氣體係透過外殼內部之至少一出口自外殼排放。
在根據本發明之製程的較佳實施例中，係以外殼及旋轉夾頭之徑向朝外排放受熱氣體。
在根據本發明之製程的較佳實施例中，係軸向上地自外殼排放受熱氣體至晶圓狀物件朝下的表面上，藉此傳導性地加熱該晶圓狀物件。
在根據本發明之製程的較佳實施例中，於加熱階段結束後關
閉至少一紅外線加熱元件，然後以第一流率將氣體導入加熱組件之外殼中，直到外殼內的溫度降到預定的程度，該第一流率較佳地落在100-200l/min的範圍內、更佳地在120-180l/min的範圍內且最佳地在140-160l/min的範圍內；在外殼內的溫度已經降到預定程度之後接著以第二流率將氣體導入加熱組件之外殼中，該第二流率較佳地落在10-80l/min的範圍內、更佳地在15-60l/min的範圍內且最佳地在20-40l/min之範圍內。
在根據本發明之製程的較佳實施例中，外殼內的溫度係受到監測，且係基於外殼內部所偵測到之溫度調整進入外殼之氣體流率。
在根據本發明之製程的較佳實施例中，旋轉夾頭及晶圓狀物件在加熱期間旋轉，同時使紅外線加熱組件相對於旋轉夾頭及晶圓狀物件維持靜止。
在根據本發明之製程的較佳實施例中，氣體係於加熱步驟期間導入紅外線加熱組件之外殼中。
1‧‧‧旋轉夾頭
2‧‧‧加熱組件
10-1-10-6‧‧‧抓持銷
12‧‧‧加熱元件
14‧‧‧外殼
16‧‧‧齒型齒輪
20‧‧‧噴嘴頭
22‧‧‧導管
24‧‧‧導管
26‧‧‧導管
28-1-28-4‧‧‧通道
32‧‧‧間隙
34‧‧‧噴嘴
36‧‧‧出口
38‧‧‧供應器
40‧‧‧空心軸馬達
42‧‧‧座板
44‧‧‧固定架
46‧‧‧微控制器
48‧‧‧本體
50‧‧‧上液體分配器
52‧‧‧蓋件
54‧‧‧塗料
56‧‧‧出口
62‧‧‧溫度感測器
64‧‧‧雙壁石英管
66‧‧‧鎢加熱線圈
68‧‧‧塗料或層
W‧‧‧晶圓
II‧‧‧線
IV‧‧‧細節
V‧‧‧細節
在參照隨附圖式的前提下，本發明之其它目的、特徵及優點將在閱讀以下本發明之較佳實施例之詳細描述後變得更為明顯，其中：圖1為根據本發明之第一實施例之夾頭的俯視平面圖；圖2為通過圖1中所描繪之夾頭、沿著圖1中線II-II所得到之部分軸向剖面，晶圓係於如虛線所示之定位；圖3為如圖2者、根據本發明之第二實施例之夾頭之視圖；圖4為圖2中標示之細節IV之放大視圖；及圖5為圖3中標示之細節V之放大視圖。
現在參照圖式，圖1及2描繪以預定位向固持晶圓W於其上之旋轉夾頭1，該預定位向係較佳地使主要表面設置成水平或在水平之正負20度以內。旋轉夾頭1可例如為根據白努力定律所運作之夾頭，同例如美國專利第4903717號中所描述者。
夾頭1包含一系列抓持銷，在此實施例中之數量為6、標示為10-1至10-6。抓持銷10-1至10-6避免晶圓從側向滑出夾頭。在此實施例中，抓持銷10-1至10-6之上部亦為晶圓W提供下方的支撐，且因此夾頭毋須根據白努力定律來運作且毋須用以供應晶圓下方之氣體緩衝。特別是，各抓持銷10-1至10-6包含一般沿著相對於圓柱狀銷座之旋轉軸偏移之軸、從圓柱狀銷座垂直延伸之最上端抓持部。每一上端抓持部更包含為了容納晶圓周圍邊緣所設計之側向凹部或切口，如下面所更詳加描述者。
儘管並未顯示於圖中，但旋轉夾頭可被處理室所環繞，該處理室可為如共同持有之美國專利第7837803號(對應至第WO2004/084278號)所描述之多層處理室。可藉由在軸向上相對於靜止之環繞腔室移動夾頭或在軸向上相對於軸向靜止之夾頭移動環繞腔室，而使旋轉夾頭定位於所選階層，如有關美國專利第6536454號之圖4所描述。
夾頭1更包含用來加熱固定在夾頭上之晶圓之底側的加熱組件2。加熱組件2係與供應流體至晶圓W面朝下側之靜止噴嘴頭20相整合。
加熱組件2包含容納於其外緣具有大致互補形狀之外殼14之弧形紅外線加熱元件12。如在此以下所描述，由於加熱組件2相對於旋轉中的夾頭與旋轉中的晶圓係保持靜止，在設計加熱組件時加熱元件之圓周分佈可被忽略，而以橫越晶圓半徑之可用加熱功率為主要設計考量。
加熱元件12較佳地係單一弧形元件；然而，在加熱組件上設置可為線性或弧形之複數加熱元件亦落在本發明之範圍內。
該(等)加熱元件12亦較佳地於複數區域內個別受控制，俾以調整對晶圓不同區域之紅外線輻射之輸送且符合設備上正進行之製程之特定要求。
外殼14係與形成此實施例之配送組件的靜止噴嘴相整合。如圖2中更詳加顯示，配送組件包含其噴嘴貫穿加熱組件的蓋件之非旋轉(靜止)噴嘴頭20，如下面所述。在此實施例中，導管22及24終止於在外殼14上方開口之噴嘴內，亦即，導管22、24完整地穿過外殼14但並未開口進入外殼14。此等導管可分別供應例如乾燥氮及去離子水至晶圓W之底側
表面。另一方面，導管26通往開口進入外殼14內部之一或一群入口，且供應像是氮之用以冷卻加熱元件12之氣體。
導管24係安排於中央且連接至氣體來源。像是氮或超潔淨空氣的氣體通過導管24被引至其相連之噴嘴34及晶圓面朝下的表面上。導管24亦可供應作為滌洗氣體之氮或超潔淨空氣至介於加熱組件12的底側與旋轉夾頭1的上表面之間的間隙32。
圖2亦顯示加熱組件2係以懸臂形式安裝而與上覆之晶圓W及旋轉之夾頭1的上表面兩者隔開。是故外殼14係足夠剛硬而既不會接觸到夾頭之旋轉面亦不會接觸到晶圓。儘管此實施例之外殼14包含沿著僅夾頭圓周的1/3延伸之弧形周圍部份，但亦考量將該外殼配置成使其實質上覆蓋落在抓持銷10-1至10-6所定義之圓形內之旋轉夾頭1的整個表面。
旋轉夾頭1係安裝於空心軸馬達40之轉子(示意性地顯示於圖2中)，且靜止之噴嘴頭20貫穿旋轉夾頭1之中央開口。空心軸馬達40之定子係安裝於座板42上(示意性地顯示於圖2中)。噴嘴頭20及座板42係安裝於相同之固定架44上(示意性地顯示於圖2中)。
此實施例中之導管26通往個別開口進入外殼14內部之四通道28-1、28-2、28-3及28-4的群組。如圖1所示，於此等通道末端所形成之入口開口進入外殼14之相對中央的區域，紅外線加熱元件12則是包含定位於外殼14之周圍區域之弧形部。因此，此實施例中之外殼14包含介於紅外線加熱元件12及通道28-1、28-2、28-3與28-4之入口之間的內部腔室，其中通過此等通道被引入的氣體之傳導加熱可在氣體接觸到熱的加熱元件12時發生。
此實施例中之通道28-1、28-2、28-3及28-4係直徑約略2mm及長度3mm，惟此等尺寸當然可作為設計選項而變更。外殼14亦包含至少一出口以容許受熱氣體自該外殼脫離。一如此出口係可見於圖2及4中之36，然而在此實施例中較佳地有四個如此出口散佈在與夾頭及晶圓近似共心而彎曲的整面外殼壁上。導管26較佳地透過直徑約略為5mm之開口向通道28-1、28-2、28-3及28-4供料，且出口36之直徑較佳地大約為0.1mm，已發現該等尺寸有助於外殼14內部所供應氣體之傳導加熱及所致之IR加熱
元件12之冷卻。惟再一次，該等尺寸當然可作為設計選項而變更。
導管26係連接至在此實施例中為氮之冷卻氣體之供應器38，且來自供應器38之氣體流動係由基於電腦之微控制器46所控制，該控制器亦較佳地控制旋轉夾頭1與通常將存在於半導體晶圓之單一晶圓濕處理用的處理模組中之複數額外之如此夾頭的所有操作。
外殼14之主要本體48及蓋件52係較佳地由實質上對於IR加熱元件12所發射之輻射的波長為透通之材料所形成，且用於此等外殼部件之較佳材料為石英玻璃。較佳地將外殼14之面朝上的內面塗上石英反射塗料54。塗料54係可反射加熱元件12所產生之紅外線輻射之材料。如此塗料54可為例如像是金之金屬或是像是不透明之合成石英材料薄膜之非金屬。
同樣安裝於外殼14內者係溫度感測器62，其輸出值由微控制器46用以調整自供應器38至導管26之氣體供應，如底下將更為詳細描述。
抓持銷10-1至10-6設有偏心安裝之抓持器。該等抓持銷係藉由與所有抓持銷相囓合之齒型齒輪16連動地繞著其圓柱軸旋轉。偏心之抓持器因此一起在晶圓W被固定之徑向靠內之閉鎖位置與晶圓W被釋放之徑向靠外之開啟位置之間移動。抓持銷10-1至10-6可以如共同持有之美國專利申請案第12/668940號(對應至第WO2009/010394號)或2009年12月18日所提申之美國專利申請案第12/642117號所描述來製作。抓持銷10-1至10-6因此包含接觸晶圓W、從用以繞著其中央軸心行樞軸運動而安裝之底座突起之離心最上部。特別是，齒型齒輪16係位於夾頭上部主體的底側之中央，且透過其周圍的齒輪齒同步與每一抓持銷10-1至10-6的底座上所形成之齒輪齒相咬合。抓持銷10-1至10-6係平均分佈於旋轉夾頭1之周圍，且設置至少3個及較佳地6個如此銷10。
選擇性之上液體分配器50從上方供應處理液體，且可併入用以分配各種不同處理液體之複數不同液體分配噴嘴，同例如共同持有之美國專利第7891314號(對應至PCT公開專利案第WO2006/008236號)所描述者。上液體分配器50較佳地可於晶圓W徑向上移動，俾以當晶圓於旋轉夾
頭上旋轉時協助將處理液體散佈在晶圓W之整個面朝上的表面上。
在圖4之細節中，可見晶圓W係定位於加熱組件2之上表面上方。另一方面，加熱組件2之下表面係與夾頭1之上表面藉由間隙32而間隔開。因此，當夾頭1與晶圓W共同旋轉時，其外殼14與靜止之噴嘴20相整合之加熱組件2則保持靜止。
較佳地，除了出口36形成處之外，蓋件52與外殼本體48形成液密性之密封件，俾以將像是熱異丙醇之處理液體從該等液體可能接觸到加熱元件12之外殼14排除。
此實施例中之加熱元件12較佳地採用雙壁石英管64之形式，其含有在氬氣環境中密封於雙壁石英管64內部之一對鎢加熱線圈66。加熱元件12較佳地更包含在其下半部之塗料或層68，該塗料或層係為可反射加熱元件12所產生之紅外線輻射之材料。如此塗料68可為例如像是金之金屬或是像是不透明之合成石英材料薄膜之非金屬。
此實施例中之加熱元件12較佳地發射最大峰值位於1000nm+/-300nm之紅外線輻射。該等波長對應至由矽高度吸收的區域，其通常為此設備中所要處理之晶圓材料。較佳地，紅外線加熱器係選定與操作以使IR光譜發射且使矽晶圓之矽吸收至少50%之IR輻射。
接下來要描述用以處理晶圓W之製程。例如300mm矽晶圓之晶圓W係置於圖1、2及4中之旋轉夾頭1上，且藉由抓持銷10-1至10-6牢固地固持著。旋轉夾頭以例如500rpm之轉速旋轉。包含受熱之異丙醇的乾燥液體係通過上液體分配器50以1500ml/min之體積流量供應至晶圓上表面的中心。紅外線加熱組件2同時被啟動，俾以加熱晶圓至期望溫度。
在到達目標溫度之後，關閉紅外線加熱元件12且在微控制器46的控制下以第一流率從供應器38提供氮氣，該第一流率較佳地落在100-200l/min之範圍內，更佳地在120-180l/min之範圍內，最佳地在140-160l/min之範圍內，且大約150l/min為最適。當溫度感測器62偵測到外殼內部已經冷卻至預定溫度時，微控制器46實質上調降氣流至第二流率，該第二流率於此實施例中較佳地落在10-80l/min之範圍內，更佳地在15-60l/min之範圍內，最佳地在20-40l/min之範圍內，且大約30l/min為最適。
在外殼已經足夠冷卻之後以較低流率持續氣流的理由係為了提供防止處理液體透過出口36進入外殼14之流體密封。因此任何足以達成該目的之氣體流率皆考慮用於第二流率，然而特定流率會隨著處理條件及待排除處理液體而有所改變。
根據此實施例之設備係較佳地於50-100℃之晶圓加熱溫度範圍內運用，其係對應至較佳紅外線加熱元件的2-4kW之加熱能量範圍。相關於與上面所提及之共同持有的申請案，晶圓之間的偏差係進一步降低且之重複準確度、晶圓溫度均勻性及晶圓加熱與冷卻時間係進一步改善。
現在參照圖3及5，根據本發明之方法與設備之第二實施例與先前所描述者差異在於：出口56取代出口36且軸向朝上地定向，俾以對流式地將受熱氣體自外殼14排放至晶圓W之面朝下的表面上。由於面朝上之出口56係位於夾頭1之周圍區域內，其亦可用來提供用以建立白努力效應之氣體緩衝，俾以在沒有來自夾頭銷之下方支撐的情況下支撐晶圓。
尤有甚者，在此第二實施例中忽略內部腔室，使得通道28-1至28-4延伸到其中容納加熱元件12且在形狀上與其互補之凹部。在此實施例中，可於加熱元件開啟時供應氣體進入外殼14內部，使得晶圓W係受到之來自IR元件12之輻射熱及通過出口56所排放之受熱氣體的對流加熱之雙重機制所加熱。
此實施例可選擇性地包含如有關第一實施例所述之內部腔室，且亦考慮在單一實施例中設置兩種類型的出口，即出口36及56。
儘管本發明已相關其各種較佳實施例來加以描述，但應該理解該等實施例僅被提供用以說明本發明，且不應該被用作限制由隨附請求項之真實範圍與精神所授與之保護範圍的假托。
10-1-10-6‧‧‧抓持銷
14‧‧‧外殼
16‧‧‧齒型齒輪
20‧‧‧噴嘴頭
22‧‧‧導管
24‧‧‧導管
26‧‧‧導管
28-1-28-4‧‧‧通道
32‧‧‧間隙
34‧‧‧噴嘴
36‧‧‧出口
38‧‧‧供應器
40‧‧‧空心軸馬達
42‧‧‧座板
44‧‧‧固定架
46‧‧‧微控制器
48‧‧‧本體
50‧‧‧上液體分配器
52‧‧‧蓋件
54‧‧‧塗料
W‧‧‧晶圓
IV‧‧‧細節
Claims (15)
- 一種用以處理晶圓狀物件之設備，包含：一旋轉夾頭，用於以相對於該旋轉夾頭之上表面的一預定位向固持一晶圓狀物件；及一加熱組件，包含容納至少一紅外線加熱元件之一外殼，該加熱組件係安裝於該旋轉夾頭之該上表面上方，且於安裝在該旋轉夾頭上時毗鄰於一晶圓狀物件，其中該外殼包含連接至一氣體供應器之一進氣口、及用以自該外殼排放氣體之至少一出口。
- 如申請專利範圍第1項之用以處理晶圓狀物件之設備，其中該加熱組件於安裝在該旋轉夾頭上時係安裝於一晶圓狀物件之下，該加熱組件相關於該旋轉夾頭之旋轉為靜止。
- 如申請專利範圍第1項之用以處理晶圓狀物件之設備，其中該至少一出口係定位於該旋轉夾頭之一周圍區域，且在該外殼之一徑向朝外表面上開口。
- 如申請專利範圍第2項之用以處理晶圓狀物件之設備，其中該至少一出口在該外殼之一軸向朝上表面上開口，藉此自該外殼排放氣體至一晶圓狀物件在固定於該旋轉夾頭上時之一朝下表面上。
- 如申請專利範圍第1項之用以處理晶圓狀物件之設備，更包含定位於該外殼內部之一溫度感測器、及基於該外殼內所偵測到之溫度調整進入該外殼之一氣體流的一流動控制器。
- 如申請專利範圍第5項之用以處理晶圓狀物件之設備，其中該流動控制器係配置成當該溫度感測器偵測到超過一預定冷卻點之溫度時，設定氣流至一第一流率，該第一流率落在100-200l/min之範圍內為佳、在120-180l/min之範圍內更佳且在140-160l/min之範圍內最佳，且當該溫度感測器偵測到未超過一預定冷卻點之溫度時設定氣流至一第二流率，該第二流率落在 10-80l/min之範圍內為佳、在15-60l/min之範圍內更佳且在20-40l/min之範圍內最佳。
- 如申請專利範圍第1項之用以處理晶圓狀物件之設備，其中該至少一紅外線加熱元件沿著該外殼之一周圍區域延伸，且其中該進氣口開口進入該外殼之一中央區域，而一內部腔室係定義於該至少一紅外線加熱元件及該進氣口之間，藉此藉由透過該進氣口供應至該內部腔室之一氣體的對流加熱來促進該至少一紅外線加熱元件之冷卻。
- 如申請專利範圍第1項之用以處理晶圓狀物件之設備，其中該旋轉夾頭包含用於繞著一中央固定柱旋轉所安裝之一夾頭主體，且其中該外殼包含牢固地固定在該中央固定柱之一近端及定位於該夾頭主體上方且透過該近端以一懸臂方式被支撐之一遠端。
- 一種用以處理晶圓狀物件之製程，包含：將一晶圓狀物件以一預定位向定位於一旋轉夾頭上，其中包含容納於一外殼內部之至少一紅外線加熱元件的一紅外線加熱組件係定位於鄰近該晶圓狀物件；以該紅外線加熱組件加熱該晶圓狀物件；在藉由該至少一紅外線加熱元件造成氣體之傳導加熱的條件下，將氣體經由該外殼中之一進氣口導入該外殼中；且透過該外殼內之至少一出口從該外殼排放受熱氣體。
- 如申請專利範圍第9項之用以處理晶圓狀物件之製程，其中以該外殼及該旋轉夾頭之徑向朝外排放該受熱氣體。
- 如申請專利範圍第9項之用以處理晶圓狀物件之製程，其中自該外殼軸向上地排放該受熱氣體至該晶圓狀物件之一朝下表面上，藉此傳導性地加熱該晶圓狀物件。
- 如申請專利範圍第9項之用以處理晶圓狀物件之製程，其中於該加熱步驟結束後關閉該至少一紅外線加熱元件，且其中接著以一第一流率將氣體導入該紅外線加熱組件之該外殼中，直到該外殼內的一溫度降到一預定的程度，該第一流率落在100-200l/min的範圍內為佳、在120-180l/min的範圍內更佳且在140-160l/min的範圍內最佳；且其中在該外殼內的一溫度已經降到該預定程度之後接著以一第二流率將該氣體導入該加熱組件之該外殼中，該第二流率落在10-80l/min的範圍內為佳、在15-60l/min的範圍內更佳且在20-40l/min之範圍內最佳。
- 如申請專利範圍第12項之用以處理晶圓狀物件之製程，更包含監測該外殼內之溫度，並根據該外殼內部所偵測到之溫度調整進入該外殼之一氣體流率。
- 如申請專利範圍第9項之用以處理晶圓狀物件之製程，更包含在該加熱期間旋轉該旋轉夾頭及該晶圓狀物件，同時使該紅外線加熱組件相對於該旋轉夾頭及該晶圓狀物件保持靜止。
- 如申請專利範圍第11項之用以處理晶圓狀物件之製程，其中在該加熱步驟期間將氣體導入該紅外線加熱組件之該外殼中。
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6146023A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-06 | Ushio Inc | 超高圧水銀灯による半導体ウエハ−材料の露光方法 |
| AT389959B (de) | 1987-11-09 | 1990-02-26 | Sez Semiconduct Equip Zubehoer | Vorrichtung zum aetzen von scheibenfoermigen gegenstaenden, insbesondere von siliziumscheiben |
| JPH0213958A (ja) * | 1988-06-30 | 1990-01-18 | Mitsubishi Electric Corp | レジスト現像装置 |
| JPH05299350A (ja) * | 1992-04-20 | 1993-11-12 | Nec Corp | 基板加熱機構 |
| GB9412918D0 (en) * | 1994-06-28 | 1994-08-17 | Baxendine Alar R | Apparatus for uniformly heating a substrate |
| TW386235B (en) | 1995-05-23 | 2000-04-01 | Tokyo Electron Ltd | Method for spin rinsing |
| US6198074B1 (en) * | 1996-09-06 | 2001-03-06 | Mattson Technology, Inc. | System and method for rapid thermal processing with transitional heater |
| US5965047A (en) * | 1997-10-24 | 1999-10-12 | Steag Ast | Rapid thermal processing (RTP) system with rotating substrate |
| JP2000334397A (ja) | 1999-05-31 | 2000-12-05 | Kokusai Electric Co Ltd | 板状試料の流体処理装置及び板状試料の流体処理方法 |
| US6536454B2 (en) | 2000-07-07 | 2003-03-25 | Sez Ag | Device for treating a disc-shaped object |
| WO2003021642A2 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-13 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for processing a wafer |
| JP4050505B2 (ja) * | 2001-12-07 | 2008-02-20 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | スピン処理装置及び処理方法 |
| KR100498609B1 (ko) * | 2002-05-18 | 2005-07-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 배치형 원자층 증착 장치 |
| EP1609172B1 (en) | 2003-03-20 | 2009-01-14 | Sez Ag | Device and method for wet treatment of disc-shaped articles |
| US8277569B2 (en) * | 2004-07-01 | 2012-10-02 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Substrate treating apparatus and substrate treating method |
| TWI267405B (en) | 2004-07-20 | 2006-12-01 | Sez Ag | Fluid discharging device |
| US7509035B2 (en) * | 2004-09-27 | 2009-03-24 | Applied Materials, Inc. | Lamp array for thermal processing exhibiting improved radial uniformity |
| US7112763B2 (en) * | 2004-10-26 | 2006-09-26 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for low temperature pyrometry useful for thermally processing silicon wafers |
| JP4680044B2 (ja) * | 2005-11-24 | 2011-05-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 液処理方法、液処理装置、制御プログラム、およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 |
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| GB0621816D0 (en) * | 2006-11-02 | 2006-12-13 | Westfaelische Wilhelms Uni Mun | Imaging of cells or viruses |
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| JP5195175B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2013-05-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 |
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