TW201703209A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可以減少處理基板之時間的裝置及方法。 本發明係關於一種基板處理裝置。本發明之一實施形態的基板處理裝置係包括製程室以及可供基板停留的負載鎖定室。負載鎖定室係可供基板停留，於製程室對經製程處理過的基板進行熱處理，且使已完成熱處理的基板冷卻。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種處理基板的裝置及方法。
半導體，一般是藉由依順序地執行用於膜形成、圖案形成、金屬配線形成等一系列的單元製程(unit process)所製造。前述單元製程，一般是在製程室(process chamber)的內部進行，半導體製造設備係為了將基板提供至製程室的內部而包括負載埠(load port)、設備前方端部模組(module)、負載鎖定室(load lock chamber)、及移送室(transfer chamber)。負載埠係支承收納有基板的載具(carrier)，設備前方端部模組係包括將基板移送至負載埠與負載鎖定室之間的移送機器人(robot)。在負載鎖定室係在已完成基板處理的基板被移送至負載部之前或是提供基板處理的基板被移送至製程室之前待機，移送室係將基板移送至負載鎖定室與製程室之間。
圖1係概略地顯示一般的基板處理裝置之俯視圖。參考圖1，基板處理裝置100係包括：製程室110，用以對基板供給氣體並執行對基板的製程；以及負載鎖定室120，用以供基板停留，且能調節內部壓力。一般而言，在製程室110被提供作為真空室並在製程室110所執行的製程已完成之後，被要求熱處理的製程之情況下，在負載鎖定室 120係完成以下的任務：在基板所停留的期間將內部的壓力調節成與製程室110內的壓力或大氣壓力類似以緩衝製程室110之內外部間的壓力之差異；熱處理係在一個製程室110內供給氣體的製程處理之後才執行，或是可以在製程室110之中個別地提供用以執行供給氣體之製程處理的腔室和可供熱處理執行的腔室。
在熱處理是在一個製程室內供給氣體的製程處理之後才執行的情況下，係在一個腔室內一起執行供給氣體的製程處理及熱處理，而在可供熱處理執行的腔室是被個別提供的情況下，執行供給氣體之製程處理的腔室之數目會減少，由於處理基板的時間會變長，使得基板的生產性降低。
本發明之目的係在於提供一種可以減少處理基板之時間的裝置及方法。
又，本發明係在於提供一種可以增大基板之生產性的裝置及方法。
本發明所欲解決的課題並未被限定於上面所述的課題，尚未言及的課題係可以為本發明所屬技術領域中具有通常知識者根據本說明書及所附圖式所能明確理解。
本發明係提供一種基板處理裝置。本發明之一實施形態的基板處理裝置，係包括：設備前方端部模組；以及處理模組，其與前述設備前方端部模組鄰接；前述設備前方端 部模組係具有：負載埠，其可供收納有基板的容器置放；以及框體，其提供有用以將基板搬運至前述容器與前述處理模組之間的框體機器人；前述處理模組係包括：製程室；負載鎖定室，其以與前述框體鄰接的方式所配置，且供基板停留；以及移送室，其提供有用以將基板移送至前述製程室與前述負載鎖定室之間的主機器人(main robot)；前述負載鎖定室係包括：外殼(housing)，其具有將基板收容於內部的收容空間；加熱構件，用以加熱已收容於前述收容空間的基板；以及冷卻構件，用以冷卻已收容於前述收容空間的基板。
前述加熱構件及前述冷卻構件係以上下彼此對向的方式所提供。
進而包括：升降構件，用以使基板在前述加熱構件及前述冷卻構件之間朝向上下方向移動。
前述加熱構件係提供至比前述冷卻構件更上部。
前述冷卻構件係包括：板件，其可供基板置放；以及冷卻流路，其被提供至前述板件的內部。
在前述板件係形成有：凹槽，其從外側面朝向內側彎入且從上端朝向下方向延長；前述升降構件係包括：支承片，用以支承基板，且以通過前述凹槽的內部之方式朝向上下方向移動。
前述凹槽係沿著前述板件的周邊而形成有複數個。
前述負載鎖定室係包括：排氣管路，用以將前述收容空間的氣體排出至外部；以及排氣泵浦，其設置於前述排 氣管路上。
前述排氣管路係與前述外殼的上表面連結。
前述加熱構件係包括提供有複數個的燈泡(lamp)。
又，本發明係提供一種利用基板處理裝置來處理基板的基板處理方法。本發明之一實施形態的基板處理方法，係包括：第一處理階段，用以在前述製程室內對基板供給處理氣體以處理基板；以及第二處理階段，用以在前述負載鎖定室內處理已完成前述第一處理的基板。
前述第一處理階段為對基板供給處理氣體以使前述基板生成反應副產物的製程。
前述第二處理階段係包括：熱處理階段，其利用前述加熱構件來加熱基板。
前述第二處理階段係進而包括：冷卻階段，其利用前述冷卻構件來冷卻已完成前述熱處理的基板。
前述第一處理階段係包括：乾式洗淨製程、回蝕刻(Etchback)製程、或去除光阻(PR：PhotoResist)的製程。
在前述熱處理階段之前進而包括昇華處理階段，包括：藉由主機器人使基板安設於前述板件的階段；以及藉由前述升降構件使已安裝於前述板件的基板上升至與前述加熱構件鄰接之位置為止的階段。
在前述冷卻階段之前，進而包括：藉由前述升降構件使已位於與前述加熱構件鄰接之位置的基板以安設於前述板件之方式下降的階段。
又，本發明係提供一種基板處理方法，係利用包括負 載鎖定室及製程室的基板處理裝置來處理基板者，該負載鎖定室係可以將內部壓力調節在常壓與真空壓力之間，該製程室係對基板執行製程處理。本發明之一實施形態的基板處理方法，係包括：反應副產物生成階段，用以在前述製程室內對基板供給處理氣體以使基板生成反應副產物；以及昇華處理階段，用以在前述負載鎖定室內加熱基板以使前述反應副產物昇華。
前述昇華處理階段係進而包括：冷卻階段，用以在前述負載鎖定室內使前述基板冷卻。
前述反應副產物生成階段係包括乾式洗淨製程。
前述反應副產物生成階段係包括回蝕刻(Etchback)製程。
前述處理氣體係包括氮、氫或氟成分；前述反應副產物係包括(NHxF)ySiF；前述熱處理係包括將基板加熱至100℃以上
進而包括：濕式處理階段，用以在常壓狀態下處理已完成前述冷卻的基板。
本發明之一實施形態的裝置及方法係可以減少處理基板的時間。
又，本發明之一實施形態的裝置及方法係可以增大基板的生產性。
1、100‧‧‧基板處理裝置
10‧‧‧設備前方端部模組
12‧‧‧負載埠
14‧‧‧框體
16‧‧‧容器
18‧‧‧框體機器人
20‧‧‧處理模組
22、120‧‧‧負載鎖定室
24‧‧‧移送室
26、110‧‧‧製程室
30‧‧‧主機器人
72‧‧‧外殼
74‧‧‧支承構件
76‧‧‧出入口
78‧‧‧門扉
200‧‧‧外殼
210‧‧‧收容空間
300‧‧‧加熱構件
400‧‧‧冷卻構件
410‧‧‧板件
411‧‧‧凹槽
420‧‧‧冷卻流路
500‧‧‧升降構件
510‧‧‧支承片
520‧‧‧支承軸
530‧‧‧驅動器
600‧‧‧排氣管路
700‧‧‧排氣泵浦
W‧‧‧晶圓
圖1係概略地顯示一般的基板處理裝置之俯視圖。
圖2係概略地顯示本發明之實施形態的基板處理裝置之俯視圖。
圖3係概略地顯示圖2的負載鎖定室之剖視圖。
圖4係概略地顯示圖3的板件之立體圖。
圖5係顯示圖3的升降構件之一部分及板件之一部分的剖視圖。
圖6係顯示本發明的基板處理方法之順序圖。
以下，參照所附圖式更詳細地說明本發明的實施形態。本發明的實施形態係可以變化成各種的形態，且本發明的範圍並未被限定於以下的實施形態。本實施形態係為了對該發明所屬技術領域中具有平均知識者更進一步完整地說明本發明而所提供者。從而，圖式中的要素形狀係為了強調更明確地說明而有所誇張。
在本實施形態中係以具有群集型(cluster type)之構造的基板處理裝置為例來加以說明。但是，本發明的技術思想並未被限定於此，本發明的特徵係可以應用於多樣構造的裝置中。
又，在本實施形態中係將半導體晶片(chip)製造用的晶圓(wafer)作為基板之例來加以說明。但是，藉由本發明的基板處理裝置所處理的基板並未被限定於晶圓。例如，基板亦可為如玻璃基板等具有板形狀的多樣種類。
圖2係概略地顯示本發明之一實施形態的基板處理裝置之俯視圖。參照圖2，基板處理裝置1係具有設備前方 端部模組(equipment front end module)10和處理模組20。
設備前方端部模組10係裝設於處理模組20的前方，並將晶圓W移送至收容有晶圓W的容器16與處理模組20之間。設備前方端部模組10係具有複數個負載埠(loadports)12和框體(frame)14。框體14係位在負載埠12與處理模組20之間。收容晶圓W的容器16係藉由如懸掛式移送機(overhead transfer)、懸掛式輸送機(overhead conveyor)、或自動導引車輛(automatic guided vehicle)的移送手段(未圖示)而置放於負載埠12上。容器16係能使用如前開式晶圓傳送盒(front open unified pod)的密閉用容器。在框體14內設置有框體機器人18，係將晶圓W移送至已置放於負載埠12的容器16與處理模組20之間。在框體14內係設置有自動地開閉容器16之門扉的開門器(door opener)(未圖示)。又，在框體14內係提供有：風扇過濾器單元(fanfilter unit)(未圖示)，其以清淨空氣從框體14內的上部朝向下部流動的方式將清淨空氣供給至框體14內。
處理模組20係以與設備前方端部模組10鄰接的方式所提供。處理模組20係具有負載鎖定室(loadlock chamber)22、移送室(transfer chamber)24、及製程室(process chamber)26。移送室24係從上部觀察時具有大致多角的形狀。在移送室24的側面係配置有負載鎖定室22或製程室26。
圖3係概略地顯示圖2的負載鎖定室之剖視圖。參考圖2及圖3，負載鎖定室22係位在移送室24的側部當中 與設備前方端部模組10之框體14鄰接的側部，而製程室26則是位在另一個側部。負載鎖定室22係提供有一個或複數個。依據一例，負載鎖定室22係提供有二個。在二個負載鎖定室22之當中的一個係為了製程進行而使流入處理模組20的晶圓W暫時停留，在另一個則是使製程已完成並從處理模組20流出的晶圓W暫時停留。另外，負載鎖定室22係提供有一個或複數個，且在各自的負載鎖定室22進行晶圓的裝載(loading)及卸載(unloading)。又，負載鎖定室222亦可以複數個積層於上下方向的方式來提供。
移送室24及製程室26的內部係維持真空，而負載鎖定室22的內部則是以調節在與真空壓力及大氣壓力之間的方式所提供。負載鎖定室22係防止外部汙染物質流入移送室24及製程室26。在負載鎖定室22與移送室24之間、以及負載鎖定室22與設備前方端部模組10之間係設置有閘閥(gate valve)(未圖示)。在晶圓W被移動至設備前方端部模組10與負載鎖定室22之間的情況下，在負載鎖定室22與移送室24之間所提供的閘閥會閉合，而在晶圓W被移動至負載鎖定室22與移送室24之間的情況下，在負載鎖定室22與設備前方端部模組10之間所提供的閘閥會閉合。
又，在本發明之一實施形態的基板處理裝置1之負載鎖定室22內對製程處理過的晶圓W執行熱處理、以及對已完成熱處理的晶圓W執行冷卻。例如，在製程室26對已生成於基板的反應生成物進行熱處理、昇華(Sublimation) 處理，且在搬出晶圓W之前將已昇華處理過的晶圓W冷卻至指定的溫度。
負載鎖定室22係包括外殼200、加熱構件300、冷卻構件400、升降構件500、排氣管路600、及排氣泵浦700。
外殼200係具有將晶圓W收容於內部的收容空間210。
加熱構件300係加熱已收容於收容空間210的晶圓W。加熱構件300係由燈泡所提供。例如，加熱構件300係由鹵素(Halogen)燈泡所提供。燈泡係提供有複數個。
冷卻構件400係冷卻已收容於收容空間210的晶圓W。例如，冷卻構件400係使藉由加熱構件300而熱處理過的基板冷卻至適於搬出至負載鎖定室22之外部的已被設定的溫度為止。依據一實施形態，冷卻構件400係包括板件410及冷卻流路420。
圖4係概略地顯示圖3的板件410之立體圖。圖5係顯示圖3的升降構件500之一部分及板件410之一部分的剖視圖。參考圖3至圖5，在板件410係置放有晶圓W。冷卻流路420係被提供至板件410的內部。在冷卻流路420係藉由流動有冷卻水等的冷卻流體來降低板件410的溫度。從而，置放於板件410的晶圓W就能冷卻至指定的溫度。在板件410係形成有凹槽411。凹槽411係以支承片510可以朝向上下方向移動的方式從板件410的外側面朝向內側彎入，且以從板件410的上端朝向下方向延長的方式所形成。凹槽411係沿著板件410的周邊而形成有複數個。例如，凹槽411係在板件410的一側形成有二個，且 在與此對稱的板件410之另一側形成有二個。
加熱構件300及冷卻構件400係在收容空間210內以上下彼此對向的方式所提供。加熱構件300係提供至比冷卻構件400更上部。
升降構件500係使晶圓W在加熱構件300及冷卻構件400之間朝向上下方向移動。依據一實施形態，升降構件500係包括支承片510、支承軸520、及驅動器530。
支承片510係用以支承晶圓W，且以通過凹槽411的內部之方式提供成能夠朝向上下方向移動。支承片510係提供有複數個。例如，支承片510係提供與凹槽411相同的數目。
支承軸520係連結支承片510和驅動器530，且將驅動器530的驅動力傳遞至支承片510。
驅動器530係產生使支承片510朝向上下方向移動的驅動力。
排氣管路600係將包括有藉由熱處理等而產生的微粒汙染物(FUME)等的收容空間210之氣體排出至外部。排氣管路600係與外殼200的上表面連結。從而，排氣管路600藉由加熱構件300使晶圓W連結於與熱處理位置鄰接的位置，藉此就容易排出因熱處理而產生的微粒汙染物等。
排氣泵浦700係設置於排氣管路600。利用排氣泵浦700的驅動，收容空間210的氣體就能通過排氣管路600而排出至外部。藉由排氣泵浦700排出收容空間210的氣體，就能將負載鎖定室22內部的壓力減壓至真空壓力。
製程室26係對晶圓W執行指定的製程。例如，製程室26係指執行如對晶圓W供給處理氣體以使晶圓W生成反應副產物的乾式洗淨、回蝕刻、或光阻去除等之製程的腔室。製程室26係對負載鎖定室22的側部提供有一個或複數個。在製程室26提供有複數個的情況下，各個製程室26係可以對晶圓W執行彼此相同的製程。在製程室26選擇性地提供有複數個的情況下，製程室26係可以依順序地對晶圓W執行一系列的製程。
製程室26係具有外殼72和支承構件74。外殼72係提供能在內部執行製程的空間。支承構件74係被提供至外殼72內，且在製程進行時，用以支承晶圓W。支承構件74係提供藉由機械式的夾緊(clamping)來固定晶圓W的構造、或是藉由靜電力來固定晶圓W的構造。在外殼72內係提供有二個支承構件74。二個支承構件74係彼此排列配置於側方向。在外殼72之外壁當中與移送室24對向的區域係形成有可供晶圓W出入的出入口76。出入口76係能藉由門扉78而開閉。出入口76係提供可以使二個晶圓W同時出入的寬度。出入口76係能選擇性地提供與外殼72內之支承構件74相同的數目，且各個出入口76係提供可以使一個晶圓W出入的寬度。被提供至外殼72的支承構件74之數目亦可更為增加。另外，在外殼72亦可提供有一個支承構件74。
在移送室24內係裝設有主機器人30。主機器人30係將晶圓W移送至製程室26與負載鎖定室22之間。又，在 製程室26提供有複數個的情況下，主機器人30係可以將晶圓W移送至製程室26之間。
其次係為了簡單說明起見，說明利用上面所述的基板處理裝置來處理本發明之一實施形態的基板之方法。圖6係顯示本發明的基板處理方法之順序圖。參考圖2及圖6，本發明之一實施形態的基板處理方法係包括第一處理階段及第二處理階段。
第一處理階段係指在製程室26內對晶圓W供給處理氣體以使晶圓W生成反應副產物的反應副產物生成階段(S10)。例如，處理氣體為包括氮(N2)、氫(H2)、氟(F)成分或混合此的成分之氣體，反應副產物係由包括(NHxF)ySiF的材質所提供。反應副產物生成階段(S20)係指在製程已被進行之後，被要求熱處理的乾式洗淨製程、回蝕刻(Etchback)製程、或將已塗覆於晶圓W的光阻(PR：PhotoResist)予以去除的製程。
第二處理階段係指在負載鎖定室22內將已完成反應副產物生成階段(S10)之製程處理的晶圓W予以加熱並使反應副產物昇華的昇華處理階段(S20)。
昇華處理階段(S20)係包括使晶圓W安設於板件410的階段(S21)、基板上升階段(S22)、熱處理階段(S23)、基板下降階段(S24)、及冷卻階段(S25)。各階段係依順序執行。
在晶圓W安設於板件410的階段(S21)係使在反應副產物生成階段(S10)已生成反應副產物的晶圓W藉由主機器人30而搬入負載鎖定室內，且安設於板件410。
在基板上升階段(S22)係使已安設於板件410的晶圓W以適於加熱構件300之熱處理的方式藉由升降構件500而上升至與加熱構件300鄰接的位置。
在熱處理階段(S23)係利用加熱構件300來加熱晶圓W。例如，將已生成反應副產物的晶圓W加熱至100℃以上，以使反應副產物昇華(Sublimation)。
在基板下降階段(S24)係在與加熱構件300鄰接的位置使藉由加熱構件300而熱處理過的晶圓W藉由升降構件500而安設於板件410。
在冷卻階段(S25)係利用冷卻構件400來使已安設於板件410的晶圓W冷卻。從而，在使晶圓W搬出至外部之前將藉由加熱構件300而加熱過的晶圓W調節至適於搬出的溫度。
以後，進而包括：濕式處理階段，用以將已在冷卻階段(S25)完成冷卻的晶圓W在常壓狀態下處理晶圓W。在此情況下，在冷卻階段(S25)之後，晶圓W係能從負載鎖定室22搬運至可供濕式製程執行的裝置上。
如上面所述般，由於本發明之實施形態的基板處理裝置及基板處理方法係能在負載鎖定室內對利用氣體之製程處理後被要求的基板執行熱處理、以及對熱處理過的基板執行冷卻，所以能減少在製程室內所執行的製程時間，且由於未被要求其他的熱處理室，所以可以減少處理基板的時間，故而可以增大基板的生產性。
22‧‧‧負載鎖定室
200‧‧‧外殼
210‧‧‧收容空間
300‧‧‧加熱構件
400‧‧‧冷卻構件
410‧‧‧板件
420‧‧‧冷卻流路
500‧‧‧升降構件
510‧‧‧支承片
520‧‧‧支承軸
530‧‧‧驅動器
600‧‧‧排氣管路
700‧‧‧排氣泵浦
W‧‧‧晶圓

Claims (28)

  1. 一種基板處理裝置，包括：設備前方端部模組；以及處理模組，其與前述設備前方端部模組鄰接；前述設備前方端部模組係具有：負載埠，其可供收納有基板的容器置放；以及框體，其提供有用以將基板搬運至前述容器與前述處理模組之間的框體機器人；前述處理模組係包括：製程室；負載鎖定室，其以與前述框體鄰接的方式所配置，且供基板停留；以及移送室，其提供有用以將基板移送至前述製程室與前述負載鎖定室之間的主機器人；前述負載鎖定室係包括：外殼，其具有將基板收容於內部的收容空間；加熱構件，用以加熱已收容於前述收容空間的基板；以及冷卻構件，用以冷卻已收容於前述收容空間的基板。
  2. 如請求項1所記載之基板處理裝置，其中前述加熱構件及前述冷卻構件係以上下彼此對向的方式所提供。
  3. 如請求項2所記載之基板處理裝置，其中進而包括：升降構件，用以使基板在前述加熱構件及前述冷卻構件之間朝向上下方向移動。
  4. 如請求項3所記載之基板處理裝置，其中前述加熱構件係提供至比前述冷卻構件更上部。
  5. 如請求項所4記載之基板處理裝置，其中前述冷卻構件係包括：板件，其可供基板置放；以及冷卻流路，其被提供至前述板件的內部。
  6. 如請求項5所記載之基板處理裝置，其中在前述板件係形成有：凹槽，其從外側面朝向內側彎入且從上端朝向下方向延長；前述升降構件係包括：支承片，用以支承基板，且以通過前述凹槽的內部之方式朝向上下方向移動。
  7. 如請求項6所記載之基板處理裝置，其中前述凹槽係沿著前述板件的周邊而形成有複數個。
  8. 如請求項1至7中任一項所記載之基板處理裝置，其中前述負載鎖定室係包括：排氣管路，用以將前述收容空間的氣體排出至外部；以及排氣泵浦，其設置於前述排氣管路上。
  9. 如請求項8所記載之基板處理裝置，其中前述排氣管路係與前述外殼的上表面連結。
  10. 如請求項1至7中任一項所記載之基板處理裝置，其中前述加熱構件係包括燈泡。
  11. 如請求項10所記載之基板處理裝置，其中前述燈泡係提供有複數個。
  12. 一種基板處理方法，係利用請求項6的基板處理裝置來處理基板的方法，且包括：第一處理階段，用以在前述製程室內對基板供給處理氣體以處理基板；以及第二處理階段，用以在前述負載鎖定室內處理已完成前述第一處理的基板。
  13. 如請求項12所記載之基板處理方法，其中前述第一處理階段為對基板供給處理氣體以使前述基板生成反應副產物的製程。
  14. 如請求項12所記載之基板處理方法，其中前述第二處理階段係包括：熱處理階段，其利用前述加熱構件來加熱基板。
  15. 如請求項14所記載之基板處理方法，其中前述第二處理階段係進而包括：冷卻階段，其利用前述冷卻構件來冷卻已完成前述熱處理的基板。
  16. 如請求項13所記載之基板處理方法，其中前述第一處理階段係包括乾式洗淨製程。
  17. 如請求項13所記載之基板處理方法，其中前述第一處理階段係包括回蝕刻製程。
  18. 如請求項13所記載之基板處理方法，其中前述第一處理階段係包括去除光阻的製程。
  19. 如請求項15所記載之基板處理方法，其中在前述熱處理階段之前進而包括昇華處理階段，包括：藉由前述主機器人使基板安設於前述板件的階段；以及藉由前述升降構件使已安裝於前述板件的基板上升至與前述加熱構件鄰接之位置為止的階段。
  20. 如請求項19所記載之基板處理方法，其中在前述冷卻階段之前，進而包括：藉由前述升降構件使已位於與前述加熱構件鄰接之位置的基板以安設於前述板件之方式下降的階段。
  21. 一種基板處理方法，係利用包括負載鎖定室及製程室的基板處理裝置來處理基板的方法，該負載鎖定室係可以將內部壓力調節在常壓與真空壓力之間，該製程室係對基板執行製程處理，且包括：反應副產物生成階段，用以在前述製程室內對基板供給處理氣體以使基板生成反應副產物；以及昇華處理階段，用以在前述負載鎖定室內加熱基板以使前述反應副產物昇華。
  22. 如請求項21所記載之基板處理方法，其中前述昇華處理階段係進而包括：冷卻階段，用以在前述負載鎖定室內使前述基板冷卻。
  23. 如請求項21所記載之基板處理方法，其中前述反應副產物生成階段係包括乾式洗淨製程。
  24. 如請求項21所記載之基板處理方法，其中前述反應副產物生成階段係包括回蝕刻製程。
  25. 如請求項21所記載之基板處理方法，其中前述處理氣體係包括氮、氫或氟成分。
  26. 如請求項25所記載之基板處理方法，其中前述反應副產物係包括(NHxF)ySiF。
  27. 如請求項25所記載之基板處理方法，其中前述熱處理係包括將基板加熱至100℃以上。
  28. 如請求項22所記載之基板處理方法，其中進而包括：濕式處理階段，用以在常壓狀態下處理已完成前述冷卻的基板。
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