TW201606914A - 製程分離型基板處理裝置及處理方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種諸如半導體晶片的基板處理裝置及處理方法，更詳細地說涉及一種分離諸如蝕刻製程的液體處理製程與清洗製程，從而在不同的腔室執行的製程分離型基板處理裝置及處理方法。為了達成上述目的，根據本發明的製程分離型基板處理裝置包括：第一腔室，包含並執行向基板供應第一處理液的液體處理製程；第二腔室，包含並執行向基板供應第二處理液的液體處理製程；以及移送單元，在該第一腔室及該第二腔室之間移送基板，其中，該第一腔室與該第二腔室執行的製程進行分離，以抑制在腔室內產生結晶。
Description
本發明涉及一種諸如半導體晶片的基板處理裝置及處理方法，更詳細地說涉及一種將諸如蝕刻製程的液體處理製程與清洗製程分離，進而可在不同的腔室執行的製程分離型基板處理裝置及處理方法。
一般而言，半導體元件為經由對諸如矽晶片的基板執行諸如光刻製程(photo process)、蝕刻製程(etching process)、離子注入製程(ion implantation process)及蒸鍍製程(Deposition process)等各種製程而形成的。
並且，在執行各個製程的過程中，為了去除附著於基板的各種污染物而執行清洗製程。清洗製程包括：用藥液(chemical)去除基板上的污染物質的藥液處理製程；用純水(pure water)去除在基板上殘留的藥液的清洗製程(wet cleaning process)；以及供應乾燥流體以去除殘留在基板表面的純水的乾燥製程(drying process)。
更詳細地說，在半導體元件的製造製程中，蝕刻製程是在形成於基板的處理物件膜上以預定的圖案形成抗蝕膜，將該抗蝕膜(resist film)作為遮罩，對所述處理物件膜執行蝕刻、離子注入等處理，並且從基板上去除不再需要的抗蝕膜。
上述製程的基板處理方式大致可區分為乾式(Dry)處理方式及濕式(Wet)處理方式，其中濕式處理方式作為利用各種藥液的方式，分為同時處理多個基板的分批式(batch type)裝置與以單片為單位處理基板的單晶片式(single wafer type)裝置。
分批式處理裝置為將多個基板一次性浸漬於收容有清洗液的清洗槽以去除污染源。但是，現有的分批式處理裝置不易於適應基板大
型化的趨勢，並且存在需使用很多清洗液的缺點。
並且，在分批式處理裝置中，在製程中基板被破損的情況
下，會影響到清洗槽內的所有基板，因此存在可能產生大量不合格基板的風險。
分批式晶片清洗方法一次性清洗多張晶片，因此清洗時間短
並且具有高處理率，進而生產成效率高，但是因晶片之間的交叉(cross)污染，導致清洗效率降低，並且因一次性處理多張晶片，進而處理晶片之後的製程結果不均勻，且使用大量的清洗液，從而存在費用高且誘發環境污染的問題。
相反地，單晶片式晶片清洗方法為對單晶片使用少量清洗液
以進行清洗的方法，雖然清洗效率低，但是無晶片之間的交叉污染，且用相同的條件每次清洗單個晶片，因此在製程之後(在晶片處理後)的製程結果均勻，並且在高清潔度環境進行清洗，因此具有清洗效率高的優點。
尤其是，因晶片的大口徑，分批式清洗方法的處理能力有
限，並且對逐漸高集成化的半導體元件而言清洗效率變得更加重要，因此利用單晶片式清洗方法正在逐漸增加，且在最近更傾向單晶片式處理裝置。
單晶片式處理裝置作為以單張的基板為單位進行處理的方
式，將處理液及清洗液或乾燥氣體噴射於高速旋轉的基板表面，進而利用旋轉方式(spinning method，因基板旋轉的離心力與清洗液的噴射產生的壓力以去除污染源)來進行蝕刻及清洗。
通常，單晶片式處理裝置包括：收容基板執行清洗製程的腔
室；以預定基板的狀態進行旋轉的旋轉吸盤(Spin Chuck)；以及用於將包含藥液、沖洗液及乾燥氣體等的清洗液供應於基板的噴嘴組件。
即，現有的一般單晶片式裝置的特徵為，在將基板插入於腔
室之後，使蝕刻、清洗製程等上述一連串製程在一個腔室中全部執行。
最近，作為抗蝕膜的去除方法常利用SPM(Sulfuric Acid
Hydrogen Peroxide Mixture，硫酸過氧化氫混合物)處理，並且SPM處理為將混合硫酸與過氧化氫而獲得的高溫的SPM供應於抗蝕膜以進行處理。
一般地說，SPM製程的情況特徵為，在SPM處理之後進行
SC1(NH4OH/H2O2/H2O)處理製程，然後進行乾燥，但是SPM使用酸性藥
液，而SC1使用鹼性藥液，因此在一個腔室執行製程時會產生結晶。
這種在腔室內產生酸-鹹結晶時，因結晶可能在排氣部或排液
部上產生堵塞現象，並且因腔室內部結晶再附著於基板引起的污染，可能成為非常嚴重的問題。
這在基板處理裝置的整體壽命或維護上，可能成為非常負面
的重要因素，尤其是基板的結晶再附著成為降低基板收益率的致命性重要因素。
進而，使用包括諸如包括NH4F及HF的LAL BOE(Low ammonium fluoride low surface tension Buffered oxide etchant，低氟低表面張力緩衝氧化蝕刻劑)的氟化銨的藥液時，在只使用該藥液的製程中也可析出結晶。
這種可能產生結晶的製程情況下，會影響到後續其他液體處理製程或清洗及乾燥製程，並且如上所述，在單晶片式裝置中因結晶可產生各種問題，因此需要解決這種問題。
本發明是考慮到如上所述的問題而提出的，其目的在於提供如下的製程分離型基板處理裝置及處理方法：在現有的單晶片式基板處理裝置中，為了克服在液體處理製程時產生結晶的問題，可分離製程來進行處理，以使抑制結晶的產生。
為了達成所述技術目的，根據本發明的製程分離型基板處理裝置，其特徵在於，包括：第一腔室，包含並執行將第一處理液供應於基板的液體處理製程；第二腔室，包含並執行將第二處理液供應於該基板的液體處理製程；以及移送單元，在該第一腔室及該第二腔室之間移送該基板，分離在該第一腔室與該第二腔室執行的製程，以抑制在腔室內產生結晶。
並且，該第一處理液為在液體處理製程時可產生結晶的藥液，或該第一處理液與該第二處理液為相互反應而產生結晶的藥液。
因此，該第一處理液為可執行蝕刻製程的蝕刻溶液或可進行
PR剝離處理的處理液，該第二處理液為SC1溶液。具體地說，該第一處理液為包括HF、LAL、SPM、H3PO4中的一種藥液，該第二處理液為包括SC1溶液的藥液。
並且，該第一腔室還可包括加熱基板的加熱單元。
進而，該第二腔室在執行清洗製程之後，還可執行乾燥製程。
並且，在該第一腔室中執行的製程還可包括清洗及乾燥製程，在該第一腔室處理的基板以完全乾燥之前的狀態被移送到該第二腔室。
並且，該第一腔室及該腔室上下配置，或該第一腔室及該第二腔室左右平行地配置，該移送單元在該第一腔室與該第二腔室之間移送該基板。
進而，該第一腔室的液體處理製程為針對基板下表面的液體處理製程，該移送單元可以是在該第一腔室與該第二腔室之間翻轉該基板以進行移送的翻轉移送單元。這時，使用的該第一處理液為SPM或H3PO4，該第二處理液為SC1。
並且，還可包括執行清洗及乾燥該基板的第三腔室，該移送單元為在第一、第二及第三腔室之間移送該基板的移送單元。
並且，為了達成上述技術目的，根據本發明的製程分離型基板處理方法包括：第一液體處理步驟，將第一處理液供應於在第一腔室執行的基板；基板移送步驟，將該基板自該第一腔室移送至第二腔室；以及第二液體處理步驟，將第二處理液供應於在該第二腔室執行的該基板，其中，分離在該第一液體處理步驟與該第二液體處理步驟中執行的製程，以抑制在腔室內產生結晶。
如上所述，根據本發明的製程分離型基板處理裝置及基板處理方法具有如下的優點：將諸如蝕刻製程的基板的液體處理製程、諸如PR剝離製程的基板處理製程、或清洗及乾燥製程在單獨的腔室執行，因此與現有的單晶片式基板處理裝置處理所有製程的技術相比，具有能夠從源頭防止因在腔室內產生結晶而污染基板。
並且，使用包括氟化銨的處理液的製程也與其他製程分離，在各自腔室執行，因此分離可產生結晶的製程與其他製程，進而可防止基
板被結晶污染。
並且，在第一腔室中處理基板的下表面，並且抑制在液體處理製程時產生的煙霧(fume)向腔室內部上部散發，若將這種煙霧向腔室下部排放，則與現有的液體處理基板的上表面的技術相比，能夠更加清潔地保持腔室內部環境，因此可提高基板處理的清潔度。
進而，若由可翻轉基板的翻轉移送單元構成將基板在第一腔室移送到第二腔室的移送單元，則在第二腔室中使基板的處理面朝向上部，進而與現有方式相比，可有效地進行清洗及乾燥，而提高基板的收益率。
100‧‧‧第一腔室
200‧‧‧第二腔室
300‧‧‧移送單元
310‧‧‧翻轉移送單元
400‧‧‧加熱單元
500‧‧‧第三腔室
10‧‧‧蝕刻製程(步驟)
20‧‧‧灰化(去除PR)(步驟)
30‧‧‧PR剝離(步驟)
40‧‧‧最終清洗(步驟)
第1圖是概略性顯示根據本發明一實施例之製程分離型基板處理裝置的構造圖；第2圖是顯示在根據本發明一實施例之製程分離型基板處理裝置中，上下構成第一腔室及第二腔室且分離SPM製程與清洗製程的示意圖；第3圖是顯示在根據本發明一實施例之製程分離型基板處理裝置中，上下構成第一及第二腔室且分離包括氯化銨處理液(LAL)製程與其他製程的示意圖；第4圖是顯示在根據本發明一實施例之製程分離型基板處理裝置中，水平構成第一腔室及第二腔室的示意圖；第5圖是顯示在根據本發明一實施例之製程分離型基板處理裝置中，包括第一、第二及第三腔室並分離各個製程而構成的示意圖；以及第6圖是顯示用於說明在根據本發明一實施例之製程分離型基板處理方法中，進行處理的基板處理流程圖。
與附圖一起參照詳細後述的實施例可明確本發明的優點、特徵及達成方法。以下，參照附圖說明根據本發明一實施例的製程分離型基板處理裝置及基板處理方法。
參照第1圖，根據本發明一實施例的製程分離型基板處理裝置包括：第一腔室100，包含並執行將第一處理液供應於基板的液體處理製程；第二腔室200，包含並執行將第二處理液供應於基板的液體處理製程；以及移送單元300，在第一腔室100與第二腔室200之間移送基板。
第一腔室100與第二腔室200作為具有執行液體處理製程(將第一處理液、第二處理液供應於基板)的內部空間的構成要素，可以現有的單晶片式基板處理裝置提供的腔室形態進行提供。
並且，第一腔室100及第二腔室200分別可包括處理液供應裝置以執行基板的液體處理製程，並且分離在第一腔室100與第二腔室200執行的製程，以抑制在腔室內產生結晶。
因此，第一處理液可以是在液體處理製程時產生結晶的藥液，或第一處理液與第二處理液可以是相互反應而產成結晶的藥液。
參照第2圖，在第一腔室100內供應於基板的第一處理液可以是執行蝕刻製程的蝕刻溶液或可進行PR剝離製程的處理液，第二處理液可以是SC1溶液。
如上所述，SPM處理液為酸性，SC1處理液為鹼性，因此在第一腔室100及第二腔室200分別執行利用上述液體的製程，從而可從源頭抑制產生結晶。
參照第3圖，使用包括諸如LAL BOE(Low ammonium fluoride low surface tension Buffered oxide etchant)(包括H4F及HF)的氟化銨藥液時，其本身可能析出結晶，因此將這種藥液區分為第一處理液，並在單獨的第一腔室100中執行，其他製程在第二腔室200進行，因此對其他製程能夠隔絕因產生結晶引起的影響。
並且，第一腔室100還可包括加熱基板的加熱單元400，這時在第一腔室100執行的第一處理液為SPM處理液時，可加熱供應於基板的SPM處理液，因此可在第一腔室100執行高溫SPM蝕刻製程。
加熱單元400產生提高溫度的作用，以便可提高基板及供應的SPM處理液的蝕刻效率，並且可以是各種形狀的加熱器或與其類似的構件。
進而，在第一腔室100執行的製程還可包括清洗及乾燥製
程，在第一腔室處理的基板能夠以完全乾燥之前的狀態來移送到第二腔室。
第一腔室100處理濕式蝕刻製程，濕式蝕刻製程一般包括在
最終清洗及乾燥步驟之前，初次去除在蝕刻製程產生的有機物或金屬副產物的清洗及乾燥製程。在這種濕式蝕刻製程中的清洗及乾燥不能去除所有殘留物，在最終清洗及乾燥製程中去除剩餘殘留物。
根據本發明的製程分離型基板處理裝置為，濕式蝕刻製程與
最終清洗及乾燥製程分別在不同的腔室執行，若在濕式蝕刻製程中初次進行清洗及乾燥時使基板完全乾燥，則可能產生殘留物會固著於基板的問題。
因此，較佳為在第一腔室中基板不是以完全乾燥的狀態，而
是以濕潤的狀態移送到第二腔室來進行最終清洗步驟與乾燥步驟，這具有在第二腔室中能夠提高清洗效果的優點。
參照第2圖及第3圖，第一腔室100及第二腔室200上下配
置，移送單元300可以是在第一腔室與第二腔室之間上下相互移送基板的構造。
參照第4圖，第一腔室100及第二腔室200左右平行地配置，
移送單元300也可以是在第一腔室與第二腔室之間平行地移送基板的構造。
這種第一腔室100及第二腔室200的配置根據各個腔室執行
的製程，腔室的高度產生變化，因此為了均勻地構成整體系統的高度，較佳為上下或平行配置。
例如，與其他處理清洗及乾燥製程的腔室相比，處理SPM製
程的腔室更需要內部空間，若上下構成處理SPM製程的腔室，且單獨地上下構成處理清洗及乾燥製程的腔室，則左右腔室的高度不同，因此上下配置處理SPM製程的第一腔室與處理清洗及乾燥製程的第二腔室，可使整體的腔室系統的高度均勻。
進而，第一腔室100的液體處理製程為針對基板下表面的液
體處理製程，移送單元300可以是在第一腔室與第二腔室之間翻轉移送基板的翻轉移送單元310。
如上所述，在第一腔室100主要執行濕式蝕刻製程，蝕刻製
程因其特性使得上基板表面的特定成分會被處理液去除，由此會產生相當的煙霧(Fume)，進而煙霧上升成為污染腔室內部的原因。
因此，若使這種基板處理面向下並進行處理，則可抑制煙霧上升，並且若向腔室下部排放煙霧，則與將上表面作為基板處理面的現有方式相比，能夠更加清潔地保持並管理腔室內部。
相反地，第二腔室200主要執行清洗製程，清洗製程為將上表面作為基板的處理面進行清洗處理時最有效，因此需要翻轉在第一腔室100中處理的基板，以將上表面作為處理面來插入於第二腔室200。
因此，作為移送單元300，提供翻轉基板來移送的翻轉移送單元310，通過第一腔室100及第二腔室200執行基板的蝕刻及清洗乾燥製程。
本發明根據因第一處理液的、諸如產生煙霧的藥液特性可從如下移送方法中選擇一種方法：在以平行的狀態移送基板的正常移送方法；與翻轉基板進行移送的翻轉移送方法。以下表1為分類示例根據處理液種類的基板移送方法。
進而，參照第5圖，還可包括執行清洗及乾燥基板的製程的第三腔室500，這時第二腔室200執行將第二處理液供應於基板的液體處理製程。
即，在第一腔室100中執行作為供應第一處理液(諸如SPM)的液體處理製程的蝕刻製程，第二腔室200執行供應諸如SC1的第二處理液的液體處理製程，另外在第三腔室500使最終清洗及乾燥製程分離於其他製程以執行基板處理製程。
根據這種構成，針對各個製程細分單獨的腔室，因此具有抑制基板處理製程之間產生結晶，能夠提高基板的清潔度，且易於維護基板
處理裝置的優點。
以下說明利用根據本發明一實施例之製程分離型基板處理
裝置的製程分離型基板處理方法，其特徵在於，該方法包括：第一液體處理步驟，將第一處理液供應於在第一腔室處理的基板；第二液體處理步驟，將第二處理液供應於在第二腔室處理的基板。分離在第一液體處理步驟與第二液體處理步驟執行的製程，以便抑制在腔室內產生結晶。
並且，還包括在第二腔室執行的清洗及乾燥步驟，在第一腔
室中主要處理蝕刻製程或PR剝離製程，在第二腔室中可處理其餘液體處理製程及清洗製程，並且通過將基板從第一腔室移送到第二腔室的基板移送步驟，可執行整體的基板處理製程。
進而，包括在單獨的第三腔室中執行的清洗步驟，可在第一
腔室主要處理蝕刻製程或PR剝離製程，可在第二腔室中執行其餘液體處理製程，並可在第三腔室中處理最終清洗製程。
這時，基板移送步驟可構成為，將基板移送到第一腔室、第
二腔室及第三腔室。
參照第6圖，例如在第一腔室中處理蝕刻製程(步驟10)，在
第二腔室中可處理諸如PR去除(步驟20)或PR剝離(步驟30)的液體處理步驟，或還可包括最終清洗(步驟40)，並且最終清洗步驟可在單獨的第三腔室進行處理。
並且，在第一腔室中供應第一處理液的第一液體處理步驟處
理基板的下表面，基板移送步驟由翻轉基板的基板翻轉移送步驟構成，進而可執行上述的蝕刻清洗製程。
在這種製程分離型基板處理方法中，在第一腔室執行的第一
液體處理步驟可包括PR剝離製程，在第二腔室中執行的第二液體處理步驟包括SC1處理製程。
並且，在第一腔室執行的第一液體處理步驟可以是高溫SPM蝕刻製程，其特徵為在第一腔室中被單獨的加熱裝置加熱基板及SPM。
進而，還包括在第一腔室中的基板的清洗及乾燥步驟，在第一腔室中被清洗及乾燥處理的基板以完全乾燥之前的狀態執行基板移送步驟。
如上所述，針對蝕刻製程而言，必須進行初次去除在蝕刻時產生的異物質的清洗及乾燥，這時若基板被完全乾燥，則異物質被固化，存在最終清洗很難的問題。
因此，較佳為在蝕刻製程(步驟10)中進行蝕刻、清洗及乾燥時，基板保持未完全乾燥的狀態而移送到之後的製程(步驟20、30、40)。
以上參照附圖說明了本發明的實施例，但是在本發明所屬技術領域具有通常知識的技術人員應該知道，在未改變本發明的技術思想或必要特徵的情況下，能夠以其他具體的形態實施。
因此，在以上記述的實施例為示出所有方面的例子並非限定性的意思，本發明的範圍由申請專利範圍來體現，從申請專利範圍的意思及範圍還有與其同等概念匯出的所有變更或變形的形態應該解釋為包括於本發明的範圍。
100‧‧‧第一腔室
200‧‧‧第二腔室
300‧‧‧移送單元
310‧‧‧翻轉移送單元
400‧‧‧加熱單元
Claims (13)
- 一種製程分離型基板處理裝置，包括：第一腔室，包含並執行向基板供應第一處理液的液體處理製程；第二腔室，包含並執行向該基板供應第二處理液的液體處理製程；以及移送單元，在該第一腔室與該第二腔室之間移送該基板；其中，在該第一腔室與該第二腔室執行的製程進行分離，以抑制在腔室內產生結晶。
- 根據申請專利範圍第1項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，該第一處理液為在液體處理製程時可產生結晶的藥液，或該第一處理液與該第二處理液為相互反應而產生結晶的藥液。
- 根據申請專利範圍第2項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，該第一處理液為能夠執行蝕刻製程的蝕刻溶液或進行PR剝離處理的處理液，該第二處理液為SC1溶液。
- 根據申請專利範圍第2項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，該第一處理液為包括在HF、LAL、SPM、H3PO4中的一種的藥液，該第二處理液為包括SC1溶液的藥液。
- 根據申請專利範圍第3項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，該第一腔室還包括加熱基板的加熱單元。
- 根據申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，該第二腔室在執行清洗製程之後，還執行乾燥製程。
- 根據申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，在該第一腔室中執行的製程還包括清洗及乾燥製程，在該第一腔室處理的基板以完全乾燥之前的狀態被移送到該第二腔室。
- 根據申請專利範圍第1項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，該第一腔室及該第二腔室上下配置，該移送單元在該第一腔室與該第二腔室之間移送該基板。
- 根據申請專利範圍第1項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，該第一腔室及該第二腔室左右平行地配置，該移送單元在該第一腔室與該第二腔室之間移送該基板。
- 根據申請專利範圍第8項或第9項所述的製程分離型基板處理裝置，其 中，該第一腔室的液體處理製程為針對該基板下表面的液體處理製程，該移送單元為在該第一腔室及該第二腔室之間翻轉該基板進行移送的翻轉移送單元。
- 根據申請專利範圍第10項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，該第一處理液為SPM或H3PO4，該第二處理液為SC1。
- 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的製程分離型基板處理裝置，其中，還包括執行清洗及乾燥該基板的第三腔室，該移送單元為在該第一腔室、該第二腔室與該第三腔室之間移送該基板的移送單元。
- 一種製程分離型基板處理方法，包括：第一液體處理步驟，向第一腔室處理的基板供應第一處理液；基板移送步驟，將該基板從該第一腔室移送至第二腔室；以及第二液體處理步驟，向該第二腔室處理的該基板供應第二處理液，其中，分離在該第一液體處理步驟與第二液體處理步驟中執行的製程，以抑制在腔室內產生結晶。
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