TWI500099B - 基板處理裝置 - Google Patents

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Yuji Kamikawa
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Description

基板處理裝置
本發明係關於利用超臨界流體使經清洗等處理之被處理基板乾燥之技術。
於被處理基板例如半導體晶圓(以下稱晶圓)表面形成積體電路疊層構造之半導體裝置製造程序中，設有藉由化學液等清洗液去除晶圓表面微小灰塵或自然氧化膜等，利用液體處理晶圓表面之液處理程序。
例如清洗晶圓之單片式旋轉清洗裝置使用噴嘴對晶圓表面供給例如鹼性或酸性化學液並同時使晶圓旋轉，藉此去除晶圓表面灰塵或自然氧化物等。此時晶圓表面藉由以例如純水等進行之潤洗清洗將殘留之化學液去除後，藉由使晶圓旋轉，將殘留之液體甩開之甩乾等進行乾燥。
然而伴隨著半導體裝置之高密集化，如此之去除液體等處理中，所謂圖案崩塌之問題正益趨嚴重。圖案崩塌係使殘留於例如晶圓表面之液體乾燥時，於形成圖案之凹凸之例如凸部左右所殘留之液體不均一地乾燥，導致沿左右拉伸此凸部之表面張力之平衡崩潰，凸部朝殘留液體較多之方向崩塌之現象。
作為抑制如此之圖案崩塌並同時將殘留於晶圓表面之液體去除之方法已知使用超臨界狀態流體(超臨界流體)之乾燥方法。超臨界流體除相較於液體黏度小，且溶解液體之能力亦高外，在和與超臨界流體處於平衡狀態之液體或氣體之間不存在界面。在此，若於附著有液體之狀態的晶圓將該液體取代為超臨界流體，然後，使超臨界流體狀態變化為氣體，即可不受表面張力之影響使液體乾燥。
在此於專利文獻1記載有一技術，藉由基板運送機械臂將於清洗部經清洗之基板運送至乾燥裝置內，於此乾燥裝置內使基板與超臨界流體接觸以將附著於基板表面之清洗液去除。依此專利文獻1中記載之技術，將被處理基板送入至運送室並傳遞至運送用機械臂，然後，將其移送至乾燥處理室再實行藉由超臨界流體進行之乾燥，故至處理開始止期間內被處理基板表面之液體乾燥，有圖案崩塌發生之虞。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2008-72118號公報：段落0025~0029、圖1
鑑於如此情事，本發明其目的在於提供一種基板處理裝置，可抑制圖案崩塌或污染之發生，並同時使被處理基板乾燥。
依本發明之基板處理裝置包含：液槽，固持被處理基板以將其浸漬於液體中；處理容器，將該液槽配置於內部之處理空間，以超臨界狀態之流體取代該液槽內之液體，再將此處理空間內減壓，藉以使該流體成為氣體，進行使該被處理基板乾燥之處理；流體供給部，以液態或超臨界狀態對該處理容器供給該流體；排液部，使該液槽內之液體排出；移動機構，用以使該液槽在該處理容器內之處理位置與該處理容器外部之準備位置之間移動；加熱機構，為使對該處理容器所供給之流體呈超臨界狀態，或維持該超臨界狀態，而加熱該處理空間；及冷卻機構，對移動至該準備位置之液槽進行冷卻。
該基板處理裝置亦可包含以下特徵。
(a)該液體係揮發性液體，藉由該冷卻機構冷卻該液體再對液槽供給之。
(b)藉由該冷卻機構冷卻液槽再將被處理基板浸漬於此液槽內液體中。
(c)構成該液槽俾縱向固持被處理基板。
(d)構成該移動機構，俾橫方向移動該液槽。
(e)於該液槽中，呈一體設有使形成於處理容器之送入送出口開閉之蓋構件，具有用以阻止塞住該開口部之蓋構件開放之止動機構。
依本發明，在處理容器內外移動之液槽移動至該處理容器外部之準備位置時，可冷卻此液槽，另一方面於處理容器側可與該液槽獨立加熱處理容器。因此，例如於送入被處理基板時在處理容器外冷卻液槽，抑制液槽中液體之蒸發或被處理基板之乾燥，另一方面處理容器維持加熱狀態，縮短液槽移動至處理容器內後，處理容器內昇溫至既定溫度之時間，提升回應性等，可實現自由度高之運轉。
作為包含本發明基板處理裝置之基板處理系統之一例，說明關於包含下列者之清洗處理系統1：清洗裝置2，對係被處理基板之晶圓W供給清洗液以進行清洗處理；及超臨界處理裝置3，利用超臨界流體使該清洗處理後之晶圓W乾燥。
圖1係顯示清洗處理系統1整體構成之橫剖俯視圖，面朝該圖以左側為前方即知，清洗處理系統1呈自前方依下列順序連接下列者之構造：載置部11，載置收納有例如直徑300mm之複數片晶圓W之FOUP(前開式晶圓盒)7；送入送出部12，在FOUP7與清洗處理系統1之間送入送出晶圓W；傳遞部13，在送入送出部12與後段晶圓處理部14之間傳遞晶圓W；及晶圓處理部14，將晶圓W依序送入清洗裝置2、超臨界處理裝置3內以進行清洗處理或超臨界處理。
載置部11作為可載置例如4個FOUP7之載置台構成，載置在載置台上的各FOUP7連接送入送出部12。於送入送出部12，藉由設於與各FOUP7之連接面之不圖示的開閉機構，可卸除FOUP7之開閉門，藉由可沿例如前後方向任意進退，沿左右方向任意移動，並可任意轉動、昇降之第1運送機構121，可在FOUP7內與傳遞部13之間運送晶圓W。由送入送出部12與晶圓處理部14前後包夾之傳遞部13中，設有扮演作為可載置例如8片晶圓W之緩衝的角色的傳遞棚架131，經由此傳遞欄架131可在送入送出部12與晶圓處理部14之間運送晶圓W。
晶圓處理部14中，設有自與傳遞部13之間之開口部朝前後方向延伸之晶圓運送通道142。又，自此晶圓運送通道142前側觀察於左手邊沿該晶圓運送通道142排列設置有例如3台清洗裝置2，同樣地於右手邊排列設置有係本實施形態基板處理裝置之例如2台超臨界處理裝置3。於晶圓運送通道142內，設有可沿晶圓運送通道142移動，可相對於左右清洗裝置2、超臨界處理裝置3進退，又可轉動、昇降之第2運送機構141，可在既述傳遞欄架131與各清洗裝置2、超臨界處理裝置3之間運送晶圓W。在此於晶圓處理部14內所配置之清洗裝置2或超臨界處理裝置3之個數不限定於上述例，可依每單位時間晶圓W之處理片數，或於清洗裝置2、超臨界處理裝置3之處理時間之不同等適當選擇。且此等清洗裝置2或超臨界處理裝置3之佈局亦可採用與圖1所示例不同之配置。
清洗裝置2作為藉由例如旋轉清洗逐一清洗晶圓W之單片式清洗裝置2構成，例如圖2之縱剖側視圖所示，以配置於形成處理空間之外部腔室21內之晶圓固持機構23大致水平固持晶圓W，藉由令此晶圓固持機構23繞著鉛直軸旋轉使晶圓W旋轉。又，令噴嘴臂24進入旋轉之晶圓W上方，自設於其前端部之化學液噴嘴241依預先決定之順序供給化學液及潤洗液，藉此清洗處理晶圓面。且於晶圓固持機構23內部亦形成有化學液供給通道231，藉由自此供給之化學液及潤洗液清洗晶圓W背面。
清洗處理依下列順序進行：藉由例如係鹼性化學液之SC1液(氨與過氧化氫之混合液)去除微粒或有機性污染物質→藉由係潤洗液之去離子水(DeIonized Water:DIW)進行潤洗清洗→藉由係酸性化學液之稀氫氟酸水溶液(以下稱DHF(Diluted HydroFluoric acid))去除自然氧化膜→藉由DIW進行潤洗清洗。此等化學液由配置於外部腔室21內之內杯22或外部腔室21承接，自排液口221、211排出之。且外部腔室21內之蒙氣自排氣口212排氣。
藉由化學液進行之清洗處理一旦結束，晶圓固持機構23之旋轉即停止，再對該表面供給防止乾燥用IPA(IsoPropyl Alcohol，異丙醇)，以取代殘存於晶圓W表面及背面之DIW。如此清洗處理結束之晶圓W在其表面盛裝有IPA之狀態下直接藉由設於例如晶圓固持機構23之不圖示的傳遞機構將該晶圓傳遞至第2運送機構141，自清洗裝置2送出之。
於清洗裝置2結束清洗處理之晶圓W在表面盛裝有IPA之狀態下直接運送至超臨界處理裝置3，利用超臨界流體去除表面液體，進行使晶圓W乾燥之超臨界處理。以下，參照圖3~圖6並同時說明關於依本實施形態之超臨界處理裝置3之構成。圖3~圖10中，面朝圖以左側為前方說明之。
圖3係顯示收納各超臨界處理裝置3之框體401內情形之部分斷開立體圖。超臨界處理裝置3配置於各框體401內例如底面上，其上方側空間中設有在超臨界處理裝置3與既述第2運送機構141之間傳遞晶圓W之傳遞機構。本例中，作為此傳遞機構，設有：傳遞臂41，固持並運送晶圓W；送入欄架42，專用來載置超臨界處理前送入超臨界處理裝置3之晶圓W；及送出欄架43，專用來載置超臨界處理結束自超臨界處理裝置3送出之晶圓W。
傳遞臂41係配置於在例如框體401內底部所配置之超臨界處理裝置3上方側，靠後之位置，藉由以設於前端部之叉狀物411握持晶圓W側周面等，可逐一固持該晶圓W，例如多關節型6軸臂。且傳遞臂41設置於藉由分隔板406分隔之空間內，因傳遞臂41之作動產生之微粒等難以進入運送晶圓W之空間。圖中，405係用以使傳遞臂41進入傳遞晶圓W之空間之存取口。
送入欄架42及送出欄架43設於例如超臨界處理裝置3上方側，靠前方之位置，俾2個欄架42、43上下排成一排，呈配置置放超臨界處理前晶圓W之送入欄架42於下方側，配置置放超臨界處理後晶圓W之送出欄架43於上方側之構成。此等送入、送出欄架42、43作為可逐一水平固持晶圓W之載置欄架構成，可藉由設於例如各欄架42、43之3根昇降銷在與第2運送機構141及傳遞臂41之間傳遞晶圓W。
且送入棚架42呈可裝滿液體之盤狀，於將晶圓W浸漬於自不圖示之IPA供給部供給之IPA中之狀態下固持該晶圓，藉此防止晶圓W表面之自然乾燥，防止超臨界處理前圖案崩塌之發生。
又，自前側觀察框體401內，自前側觀察此等送入欄架42及送出欄架43之配置位置即知，此等欄架42、43配置於傳遞晶圓W以準備超臨界處理之準備位置，朝上表面形成開口之內腔室32上方側，靠側方之位置。藉此，可確保運送晶圓W至朝上表面形成開口之內腔室32之運送通道，不干擾送入棚架42或送出棚架43迅速運送晶圓W。
圖3中，403係將於清洗裝置2清洗處理結束之晶圓W送入之送入口，404係將超臨界處理結束之晶圓W送出之送出口，第2運送機構141經由此等送入、送出口403、404進入框體401內。且圖3中，402係用以於框體401內形成潔淨空氣降流之FFU(Fan Filter Unit，風扇過濾單元)，407係該降流之排氣口。
設於各框體401內之例如超臨界處理裝置3相互具有大致相同之構成，可利用超臨界流體於晶圓W表面不形成氣液界面而實行使晶圓W乾燥之超臨界處理。如圖4、圖5所示超臨界處理裝置3包含：外腔室31，係進行超臨界處理之處理容器；及內腔室32，在浸漬晶圓W於IPA中之狀態下將該晶圓送入外腔室31內。
內腔室32相當於本實施形態之液槽。
如圖4各圖所示外腔室31作為沿縱方向扁平之立方體形狀之耐壓容器構成，如圖6所示，於其內部形成可收納內腔室32之處理空間310。如圖1所示外腔室31朝晶圓運送通道142之方向配置寬度狹窄的面，於其前面設有用以送入送出內腔室32之開口部311(圖4(a))。
且如圖6所示於外腔室31設有例如電阻發熱體所構成之加熱器312，藉由來自電源部313之供電，加熱外腔室31本體，藉此可使對處理空間310內供給之例如液體CO2 呈超臨界狀態。且本例中電源部313可增減其輸出，可調整外腔室31本體及處理空間310之溫度。加熱器312相當於本實施形態之加熱機構。
且如圖4所示，例如外腔室31本體側面靠底部之位置連接CO2 供給管線511，此CO2 供給管線511如圖6所示經由閥V1、過濾器及泵所構成之液體輸送機構512連接CO2 儲存部51。於CO2 儲存部51儲存有液體CO2 ，此等CO2 供給管線511、液體輸送機構512及CO2 儲存部51構成用以對外腔室31處理空間310內供給液體CO2 之流體供給部。
且圖4、圖6所示，設於例如外腔室31本體頂棚面之531係用以在對處理空間310內供給液體CO2 時使處理空間310內蒙氣排氣，且使超臨界處理結束後超臨界狀態之CO2 排氣以令處理容器31內減壓之排氣線，扮演藉由閥V4之開閉使處理空間310內排氣、密封之角色。在此閥V4亦扮演壓力調整閥之角色，可調整處理空間310內之壓力並同時使處理空間310內蒙氣排氣。且就使處理後超臨界狀態之CO2 排氣之觀點而言，排氣線531相當於本實施形態之排氣部。
如圖4(a)、圖5所示內腔室32係形成為可縱向收納例如2片晶圓W之容器，可在將晶圓W浸漬於係防止乾燥用液體之IPA中之狀態下固持該晶圓。內腔室32形成為較處理空間310寬度狹窄，沿縱方向扁平之形狀，配置內腔室32於處理空間內310時，在外腔室31內面與內腔室32外面之間，形成用以使對處理空間310供給之液體CO2 或超臨界狀態之CO2 流通之空間。依本例之內腔室32兼顧使處置超臨界流體之處理空間310之容積盡量小之必要性，與清洗處理系統1整體晶圓W之處理速度，故呈可收納例如2片晶圓W之構成。惟可收納於內腔室32之晶圓W片數不限於此，亦可作為僅收納1片或收納3片以上晶圓W之構成。且收納複數片晶圓W於內腔室32時，宜配置成就例如相鄰之晶圓W而言形成有圖案之面彼此對向，藉此避免微粒等附著該面。晶圓W片數係奇數片時，殘留之1片晶圓W宜將圖案形成面朝其他晶圓W側，不與內腔室32壁面對向。
如圖5所示於內腔室32上表面設有開口部，經由此開口部將由傳遞臂41固持之晶圓W送入內腔室32內。且於內腔室32開口部形成例如鋸齒狀之缺口部322，使處理空間310內之超臨界流體易於流入內腔室32內。惟為便於圖示，於圖4(a)、圖5、圖6以外圖中省略內腔室32缺口部322之記載。
且內腔室32底部呈沿晶圓W形狀彎曲之形狀，於其內部側底面設有用以固持2片晶圓W之晶圓固持構件323。於晶圓固持構件323形成有沿晶圓W形狀之溝槽，可使晶圓W周緣部於此溝槽內嵌合以縱向固持晶圓W。且於晶圓固持構件323調整溝槽配置位置或溝槽彼此間隔，俾對內腔室32供給之IPA充分接觸各晶圓W表面，且即使固持晶圓W之叉狀物411進入內腔室32內，晶圓W或叉狀物411亦不干擾其他晶圓W或內腔室32本體。
如圖5所示於例如內腔室32底面設有未形成有晶圓固持構件323之區域，在此設有對內腔室32內供給IPA，且係用以排出該IPA之排液部之開口部324。此開口部324連接IPA之供給‧排液管線524，該供給‧排液管線524通過後述蓋構件321內部連接切換閥525(圖6)。如後述內腔室32可沿前後方向移動，故供給‧排液管線524藉由具有例如耐壓性之撓性配管等構成，可伴隨內腔室32之移動變形。圖6中，V3係閥。
切換閥525連接用以對內腔室32供給IPA之IPA供給管線521、用以回收自內腔室32排出之IPA之回收線523及上述供給‧排液管線524。IPA供給管線521經由開閉閥V2、過濾器及泵所構成之液體輸送機構522連接儲存IPA之IPA儲存部52。另一方面，回收線523直接連接IPA儲存部52，俾可回收自內腔室32排出之IPA。
如圖5所示內腔室32以例如寬度狹窄之側面部固定於厚板狀之蓋構件321。又，藉由沿橫方向前後移動此蓋構件321，可於在與傳遞臂41之間傳遞晶圓W之外腔室31外部準備位置，與處理空間310內處理位置之間移動內腔室32。且如圖6以虛線所示，運送內腔室32至處理位置之蓋構件321亦扮演開閉外腔室31開口部311之角色。於外腔室31開口部311之周圍設有不圖示之O形環，俾圍繞該開口部311，蓋構件321擠壓此O形環以密封處理空間310內。
如圖4(a)、圖4(b)所示蓋構件321由台座部35支持，於此台座部35形成有沿運送內腔室32之方向切開該台座部35之移動軌道351。另一方面，於蓋構件321下端部，設有朝該移動軌道351內向下方側伸出之移動構件325。又，如圖4(a)、圖6所示，沿移動軌道351架設之滾珠螺桿353穿通此移動構件325，此等移動構件325與滾珠螺桿353構成滾珠螺桿機構。此滾珠螺桿機構相當於使內腔室32移動之移動機構。
又，藉由設於滾珠螺桿353一端之驅動部352使該滾珠螺桿353朝左右其中任一方向旋轉，在移動軌道351內使移動構件325移動，藉此移動蓋構件321，自準備位置運送內腔室32至處理位置。且自處理位置運送內腔室32至準備位置時，朝相反方向使滾珠螺桿353旋轉。惟使蓋構件321移動之機構不限定於上述滾珠螺桿機構之例，亦可使用例如線性馬達或伸縮臂、空壓缸等移動。
且如圖4(a)、圖4(b)所示於超臨界處理裝置3設有周圍壁33，俾自側面包覆蓋構件321或內腔室32移動之區域。周圍壁33由下列者構成：2片側壁構件331，沿蓋構件321之移動方向延伸；及前方壁構件332，設置成與外腔室31之開口部311對向。
又，該2片側壁構件331外腔室31側之一端強固地固定於該外腔室31側壁面，藉此周圍壁33與外腔室31成一體。
且超臨界處理裝置3包含固定板34，以對抗蓋構件321因於處理空間310內使CO2 呈超臨界狀態等而承受之內壓，朝外腔室31側推壓蓋構件321，阻止該蓋構件321開放。此固定板34在自內腔室32及蓋構件321移動之區域退避之退避位置，與自前側朝外腔室31側固定蓋構件321之固定位置之間，可藉由不圖示之驅動機構沿左右方向移動。
另一方面，於各側壁構件331形成有可使沿左右方向移動之該固定板34穿通之嵌入孔333，於周圍壁33(側壁構件331)外方待命位置待命之固定板34可穿過一方側側壁構件331之嵌入孔333朝固定位置移動。且移動至固定位置之固定板34呈其左右兩端部嵌入各側壁構件331嵌入孔333之狀態，其結果，固定板34如「門閂」由側壁構件331卡止，可對抗處理空間310內之壓力朝外腔室31推壓蓋構件321(參照圖1之超臨界處理裝置3及圖4(b))。包含扮演阻止蓋構件321開放之角色之固定板34及嵌入孔333之側壁構件331構成本例之止動機構。
且依本實施形態之超臨界處理裝置3中設有用以使移動至外腔室31外例如準備位置之內腔室32冷卻之冷卻機構。如圖4(b)、圖6所示，依本例之冷卻機構包含：冷卻用空氣噴出孔335，形成於例如周圍壁33之側壁構件331；擴散空間334，為對此噴出孔335供給冷卻用空氣而形成於側壁構件331內；及冷卻用空氣供給部542，經由冷卻用空氣供給管線541連接此擴散空間334。
噴出孔335係設於側壁構件331壁面之多數開孔部，俾於自外腔室31送出，例如移動至準備位置之內腔室32自前方觀察左右側壁面對向。噴出孔335藉由朝內腔室32噴送冷卻用空氣，扮演冷卻該內腔室32之角色。
擴散空間334係為對各噴出孔335供給冷卻用空氣而形成於側壁構件331內部之空間。冷卻用空氣供給管線541藉由開閉插設於該線541之開閉閥V5，可朝擴散空間334供應或停止供應冷卻用空氣。且冷卻用空氣供給部542由例如壓縮機或工廠設施之空氣供給配管等構成，經由冷卻用空氣供給管線541朝擴散空間334供給潔淨之冷卻用空氣。
具有以上說明之構成，包含超臨界處理裝置3之清洗處理系統1如圖1、圖6所示連接控制部6。控制部6由包含例如未圖示之CPU與記憶部之電腦所構成，記憶部中記錄有就關於此等清洗處理系統1或清洗裝置2、超臨界處理裝置3之作用，亦即自FOUP7取出晶圓W，將該晶圓運送至清洗裝置2以進行清洗處理，接著於超臨界處理裝置3進行晶圓W之超臨界處理再將晶圓W送入FOUP7內為止之動作之控制，裝有步驟(命令)群組之程式。此程式由例如硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡等記憶媒體儲存，自此安裝於電腦。
特別是就超臨界處理裝置3控制部6如圖6所示連接CO2 供給管線511及IPA供給管線521各液體輸送機構512、522，可調節液體CO2 或IPA之供給時機，且根據設於外腔室31不圖示之壓力計偵測值調節液體輸送機構512之流出壓。且控制部6亦可調節各閥V1~V5之開閉時機，或調節藉由驅動部352滾珠螺桿353之旋轉時機或旋轉方向、旋轉量、切換連接切換閥525之線(IPA供給管線521、回收線523)等。且控制部6根據來自不圖示之溫度計之處理空間310內溫度之偵測結果，增減自電源部313對加熱器312供給之電力，調節處理空間310內之溫度為預先設定之溫度，且為實行移動至準備位置之內腔室32之冷卻，亦扮演控制使冷卻機構作動之時機等之角色。
說明關於包含以上說明之構成之超臨界處理裝置3之作用。如既述一旦將清洗裝置2中清洗處理結束，盛裝有防止乾燥用IPA之晶圓W傳遞至第2運送機構141，第2運送機構141即根據例如預先設定之處理計畫，經由送入口403進入其中任一方之框體401內，傳遞該晶圓W至送入欄架42之昇降銷。
可立刻將晶圓W送入超臨界處理裝置3之內腔室32時，於送入欄架42在接收晶圓W之狀態下直接令傳遞臂41之叉狀物411進入晶圓W下方，接著使昇降銷下降，藉此傳遞晶圓W至叉狀物411。至將晶圓W送入內腔室32止產生等待時間時，令昇降銷下降，載置晶圓W至盤狀之送入欄架42內，對晶圓W表面供給IPA以防止乾燥。又，內腔室32側之準備一旦完成即令昇降銷上昇，傳遞晶圓W至叉狀物411。
另一方面，內腔室32如圖7(a)所示於在腔室內充滿IPA之狀態下在待命位置待命。自送入欄架42接收晶圓W之傳遞臂41縱向立起晶圓W並使各旋轉軸旋轉，俾叉狀物411前端朝內腔室32開口部後，使叉狀物411下降，將晶圓W送入內腔室32內。
藉由迅速實行此送入動作，轉換晶圓W姿勢為縱向時，盛裝於晶圓W表面之IPA一部分即使滴落，只要是在短時間期間內於晶圓W表面亦會殘留有IPA液體膜。在此於此液體膜殘留期間內將晶圓W送入內腔室32內，藉此在晶圓W表面乾燥前浸漬晶圓W於內腔室32之IPA中，可抑制圖案崩塌之發生並同時傳遞晶圓W。
使叉狀物411更下降，將晶圓W下端部嵌於晶圓固持構件323溝槽內側而加以固持後，即解除以叉狀物411進行晶圓W之固持而使傳遞臂41上昇，令該叉狀物411自內腔室32退避。又，對2片晶圓W重複上述傳遞動作，如圖7(b)所示意顯示固持2片晶圓W於內腔室32，使其呈浸漬於IPA之狀態。
如此實行將晶圓W送入內腔室32之送入操作期間中，於外腔室31側，例如電源部313之輸出呈低輸出狀態。本例中對例如外腔室31本體進行預熱至例如低於CO2 之臨界溫度，且高於設置有超臨界處理裝置3之框體401內之蒙氣溫度，例如約28℃。
又，於內腔室32固持2片晶圓W後，即藉由驅動部352使滾珠螺桿353驅動，移動內腔室32至處理位置(圖7(c))。此時關閉供給‧排液管線524之閥V3，俾不自內腔室32排出IPA(於圖7(c)中記為「S」。以下同)，且於外腔室31側CO2 供給管線511及排氣線531之閥V1、V4亦關閉。
又，如圖4(b)所示自待命位置移動固定板34至固定位置後，即開啟CO2 供給管線511側液體輸送機構512之閥V1(於圖8(a)中記為「O」。以下同)，使泵作動，對處理空間310內供給液體CO2 。例如若對係大氣壓環境之處理空間310內供給液體CO2 ，液體CO2 一部分即會氣化，處理空間310內之壓力上昇，氣相側蒙氣與液體CO2 呈平衡狀態。
然後，調節開度並同時開啟閥V4，俾處理空間310內之蒙氣在例如6MPa~9MPa之範圍內，例如為7.5MPa後，自CO2 供給管線511供給之CO2 即保持液體狀態並直接趕出氣相側蒙氣，處理空間310內由液體CO2 取代(圖8(a))。此時來自電源部313之輸出亦呈低輸出，外腔室31本體或處理空間310內之內腔室32或晶圓W、液體CO2 等溫度呈經預熱至低於CO2 之臨界溫度，且高於外部環境溫度例如約28℃之狀態。
又，液體CO2 之液面位置到達圖5所示內腔室32之缺口部322約下端位置，液體CO2 呈可流入內腔室32之狀態後，即關閉CO2 供給管線511及排氣線531之閥V1、V4，密封外腔室31(圖8(b))。
然後，如圖8(c)所示使電源部313之輸出為高輸出，對加熱器312增加供電量，進行加熱俾處理空間310內之溫度在例如30℃~90℃之範圍內，為40℃。CO2 之臨界點係7.38MPa，31.1℃，故藉由此加熱操作液體CO2 變化為超臨界狀態，CO2 之氣液界面消失，處理空間310內呈由超臨界狀態之CO2 充滿之狀態。
在此大氣壓中IPA之沸點為82.4℃，故於7.5MPa，40℃之處理空間310內內腔室32內之IPA保持液體狀態，浸漬於IPA之晶圓W表面亦呈濕潤狀態。此時若如圖9(a)所示開啟供給‧排液管線524之閥V3，內腔室32內之IPA即因超臨界狀態之CO2 ，經由內腔室32之開口部被推送，且重力作用而朝供給‧排液管線524流動。此時切換圖6所示之切換閥525至回收線523側，藉此自內腔室32流出之IPA由IPA儲存部52回收。
IPA一旦自連接內腔室32底面之供給‧排液管線524流出，處理空間310內超臨界狀態之CO2 即膨脹，經由上表面側開口部進入內腔室32內。其結果，內腔室32內IPA雖自上方側朝下方側由超臨界狀態之CO2 取代，但超臨界狀態之CO2 中表面張力不作用，故可大致不引起圖案崩塌，晶圓W表面之蒙氣自液體之IPA由超臨界狀態之CO2 取代。
且此時藉由IPA於內腔室32自上方側朝下方側由超臨界狀態之CO2 取代，於IPA排出時將自晶圓W飛散之灰塵與IPA一齊朝內腔室32底部側之液體通過口324沖走，故可抑制捲起此等灰塵，降低對晶圓W之再附著。
在此如既述內腔室32為約可收納2片晶圓W之大小，故其容積相對較小。因此，若使超臨界狀態之CO2 溫度及壓力呈充分高於臨界點之狀態，預先對處理空間310內供給預估伴隨膨脹導致溫度或壓力降低之量的CO2 ，即可充分維持CO2 之超臨界狀態。且例如亦可增加加熱器312之輸出，俾即使推出內腔室32內之IPA，超臨界狀態之CO2 膨脹亦可維持其超臨界狀態。
又，此時外腔室31及處理空間310因加熱器312而經預熱至高於外部環境，且低於CO2 之臨界溫度之溫度。因此即使在例如為使外腔室31具有耐壓性而以厚壁構成該外腔室，外腔室31之熱容量大時，相較於外腔室31之溫度降低至例如與外部環境相同之溫度之情形亦可在短時間內使處理空間310內昇溫至所希望之溫度。
如此排出內腔室32內之IPA，處理空間310系內所有蒙氣皆由超臨界狀態之CO2 取代後，即關閉供給‧排液管線524之閥V3(圖9(b))，開啟排氣線531之閥V4，使處理空間310內釋壓至大氣壓。其結果，超臨界狀態之CO2 雖變化為氣體狀態，但在超臨界狀態與氣體之間未形成界面，故表面張力不對形成於表面之圖案作用，可使晶圓W乾燥(圖9(c))。
此時於內腔室32晶圓W經立起而受固持，故即使在例如附著於晶圓W之微粒等灰塵順著IPA或超臨界狀態之CO2 移動而飛散時，晶圓W表面亦不存在於此等灰塵因重力而沉降之位置，故難以發生晶圓W之再污染。
在此圖9(c)所示之例中，雖示以於供給液體CO2 時利用使外腔室31內蒙氣排氣之既述排氣線531，使處理空間310內釋壓之例，但於此釋壓操作時為抑制起因於在處理空間310內形成CO2 之上昇流而導致捲起灰塵，亦可在例如外腔室31底部側設置釋壓時專用之排氣線，於處理空間310內形成下降流並同時進行釋壓。且亦可利用連接內腔室32底面之供給‧排液管線524進行釋壓。又，使處理空間310內釋壓時，亦可藉由加熱器312提高處理空間310內部之溫度，俾不因CO2 膨脹導致處理空間310內之溫度降低，溶解於超臨界狀態之CO2 中之IPA於晶圓W表面凝結。
依以上程序，晶圓W之超臨界處理結束後，固定板34即退避至退避位置，蓋構件321朝前方側移動，移動內腔室32至準備位置，叉狀物411進入內腔室32內，將處理結束之晶圓W逐一取出。
又，經由送出棚架43將取出之晶圓W傳遞至第1運送機構121，通過與送入時相反之通道收納該晶圓於FOUP7內，結束對晶圓W一連串動作。
另一方面，如圖10(a)、圖10(b)所示晶圓W移動至準備位置時，加熱內腔室32之溫度至與緊接在超臨界處理結束後處理空間310之溫度相同，在31.1℃以上，例如約40℃~90℃之溫度。若對昇溫至如此溫度之內腔室32供給揮發性高之IPA，IPA之蒸發量即會增加，無法由IPA儲存部52回收之IPA的量增加。且有時亦會導致蒸發之IPA擴散至框體401內，降流之排氣口407之後段除外設備之負載提高。且若內腔室32或支持其之蓋構件321等溫度提高，在將超臨界處理前之晶圓W運送至內腔室32附近時，該晶圓W即會受到來自內腔室32之幅射熱而被加熱，亦有促進盛裝於其表面之IPA乾燥，引起圖案崩塌之虞。
在此於依本實施形態之超臨界處理裝置3中，如圖10(b)所示，自形成於側壁構件331之噴出孔335朝內腔室32噴出冷卻用空氣，在短時間內降低內腔室32本體或支持其之蓋構件321之溫度。其結果，內腔室32經冷卻至例如與周圍蒙氣溫度大致相同，或較低之溫度後，即切換切換閥525之連接對象至IPA供給管線521側，令液體輸送機構522作動，自IPA儲存部52供給IPA，在IPA充滿內腔室32之狀態下至送入下一晶圓W止待命。
作為停止冷卻內腔室32之時機，為避免直接對晶圓W噴送冷卻用空氣，促進盛裝於晶圓W之IPA之蒸發，可考慮在開始將晶圓W送入內腔室32之送入動作前等。
另一方面，於外腔室31側，切換電源部313之輸出至低輸出，在藉由加熱器312外腔室31本體維持於既述預熱溫度之狀態下待命。
按照依本實施形態之超臨界處理裝置3有以下效果。在外腔室31內外移動之內腔室32移動至該外腔室31外(例如晶圓W之準備位置)時，可噴送冷卻用空氣冷卻此內腔室32，另一方面，於外腔室31側可與該內腔室32獨立加熱外腔室31。
因此，如依上述實施形態之超臨界處理裝置3，在送入例如晶圓W時於外腔室31外冷卻內腔室32，抑制內腔室中IPA之蒸發或晶圓W之乾燥，另一方面，外腔室31維持預熱狀態，在液槽移動至處理容器內後，可縮短使處理容器內昇溫至既定溫度之時間，提升回應性等，實現自由度高之運轉。
在此於上述實施形態，雖示以使送出內腔室32後外腔室31之溫度呈低於CO2 之臨界溫度，且高於周圍蒙氣溫度之預熱狀態之例，但送出內腔室32而待命之期間中外腔室31之溫度狀態不限定於此。例如亦可停止來自電源部313之供電，使加熱器312斷開，在自然冷卻狀態下待命。若具有可獨立冷卻送出外腔室31外之內腔室32之冷卻機構，可獲得抑制內腔室32中IPA之蒸發或晶圓W之乾燥之效果。
且亦可加熱例如外腔室31之溫度至高於CO2 之超臨界溫度之溫度並待命，此時對例如處理空間310供給之液體CO2 亦可立刻呈超臨界狀態，以此超臨界狀態之CO2 取代內腔室32內之IPA。在此對處理容器31供給之CO2 不限定於以液體狀態供給之情形，亦可對處理容器31供給預先呈超臨界狀態之CO2 。此時，加熱器311扮演維持該CO2 之超臨界狀態之角色。
並且藉由冷卻機構冷卻內腔室32之時機不限定為對該內腔室32供給IPA前之時機，亦可供給例如IPA，再於晶圓W浸漬在IPA中前之時機進行冷卻。
又，藉由冷卻機構冷卻內腔室之準備位置不需非得與傳遞晶圓W之位置一致。例如亦可在內腔室32移動至外腔室31外部時，於傳遞晶圓W之位置前之準備位置在固持超臨界處理後之晶圓W之狀態下直接實行內腔室32之冷卻，然後，移動冷卻後之內腔室32至傳遞位置。
此外，冷卻內腔室32之冷卻機構構成不限定於如既述自設於側壁構件331等之噴出孔335噴送空氣等冷卻用氣體之方式。例如亦可於內腔室32本體外面設置使冷媒流通之流通道，或構成此內腔室32本體為於內部冷媒可流通之護套形狀再進行冷卻。且亦可使帕爾帖元件或以冷媒等冷卻之吸熱體抵靠於例如內腔室32容器之壁面。
又，關於外腔室31之加熱機構亦不限定於藉由電阻發熱體形成之情形，亦可於例如外腔室31本體內部形成使熱媒流通之流通道再進行加熱。
且於上述各實施形態，雖已說明關於作為浸漬晶圓W之液體採用IPA，作為取代此液體之超臨界狀態之流體採用CO2 之例，但各流體例不限定於此。例如亦可不實現對清洗處理後之晶圓W供給防止乾燥用IPA之情形，代之以將晶圓W浸漬於係潤洗液(清洗液)之DIW中並直接由超臨界流體取代之。且例如在作為超臨界流體利用HFE(Hydro FluoroEther)時等，亦可在浸漬於液體之HFE中之狀態下於外腔室31內配置晶圓W，以超臨界狀態之HFE取代此液體HFE。且作為超臨界狀態之流體亦可利用IPA等。
V1~V4．．．閥
V5．．．開閉閥(閥)
W．．．晶圓(處理基板)
1．．．清洗處理系統
2．．．清洗裝置
3．．．超臨界處理裝置
6．．．控制部
7．．．FOUP(前開式晶圓盒)
11．．．載置部
12．．．送入送出部
13．．．傳遞部
14．．．晶圓處理部
21．．．外部腔室
22．．．內杯
23．．．晶圓固持機構
24．．．噴嘴臂
31．．．外腔室(處理容器)
32．．．內腔室(液槽)
33．．．周圍壁
34．．．固定板
35．．．台座部
41．．．傳遞臂
42．．．送入棚架
43．．．送出欄架
51．．．CO2 儲存部
52．．．IPA(異丙醇)儲存部
121．．．第1運送機構
131．．．傳遞欄架
141．．．第2運送機構
142．．．晶圓運送通道
211、221．．．排液口
212．．．排氣口
231．．．化學液供給通道
241．．．化學液噴嘴
310．．．處理空間
311．．．開口部
312．．．加熱器(加熱機構)
313．．．電源部
321．．．蓋構件
322．．．缺口部
323．．．晶圓固持構件
324．．．開口部(液體通過口)
325．．．移動構件
331．．．側壁構件
332．．．前方壁構件
333．．．嵌入孔
334．．．擴散空間(冷卻機構)
335．．．冷卻機構(冷卻用空氣噴出孔)
351．．．移動軌道
352．．．驅動部(移動機構)
353．．．移動機構(滾珠螺桿)
401．．．框體
402．．．FFU(風扇過濾單元)
403．．．送入口
404．．．送出口
405．．．存取口
406．．．分隔板
407．．．排氣口
411．．．叉狀物
511．．．CO2 供給管線
512、522．．．液體輸送機構
521．．．IPA供給管線
523．．．回收線
524．．．供給‧排液管線
525‧‧‧切換閥
531‧‧‧排氣線
541‧‧‧冷卻用空氣供給管線
542‧‧‧冷卻用空氣供給部
圖1係本實施形態清洗系統之俯視圖。
圖2係顯示該清洗系統內清洗裝置一例之縱剖側視圖。
圖3係顯示本實施形態之超臨界處理裝置及晶圓傳遞機構一例之立體圖。
圖4(a)、(b)係顯示該超臨界處理裝置外觀構成之部分斷開立體圖。
圖5係顯示設於該超臨界處理裝置之內腔室構成之部分斷開立體圖。
圖6係顯示相對於該超臨界處理裝置各種處理流體之供給、排出系統之說明圖。
圖7(a)~(c)係顯示該超臨界處理裝置作用之第1說明圖。
圖8(a)~(c)係顯示該超臨界處理裝置作用之第2說明圖。
圖9(a)~(c)係顯示該超臨界處理裝置作用之第3說明圖。
圖10(a)、(b)係顯示該超臨界處理裝置作用之第4說明圖。
V1~V4．．．閥
V5．．．開閉閥(閥)
3．．．超臨界處理裝置
6．．．控制部
31．．．外腔室(處理容器)
32．．．內腔室(液槽)
34．．．固定板
51．．．CO2 儲存部
52．．．IPA(異丙醇)儲存部
310．．．處理空間
312．．．加熱器(加熱機構)
313．．．電源部
321．．．蓋構件
325．．．移動構件
331．．．側壁構件
332．．．前方壁構件
334．．．擴散空間(冷卻機構)
335．．．冷卻機構(冷卻用空氣噴出孔)
352．．．驅動部(移動機構)
353．．．移動機構(滾珠螺桿)
511．．．CO2 供給管線
512、522．．．液體輸送機構
521．．．IPA供給管線
523．．．回收線
524．．．供給‧排液管線
525．．．切換閥
531．．．排氣線
541．．．冷卻用空氣供給管線
542．．．冷卻用空氣供給部

Claims (6)

  1. 一種基板處理裝置，包含：液槽，固持被處理基板以將其浸漬於液體中；處理容器，將該液槽配置於內部之處理空間，以超臨界狀態之流體取代該液槽內之液體，再將此處理空間內減壓，藉以使該流體成為氣體，進行使該被處理基板乾燥之處理；流體供給部，以液態或超臨界狀態對該處理容器供給該流體；移動機構，用以使該液槽在該處理容器內之處理位置與該處理容器外部之準備位置之間移動；加熱機構，為使對該處理容器所供給之流體呈超臨界狀態，或維持該超臨界狀態，而加熱該處理空間；及冷卻機構，對移動至該準備位置之液槽進行冷卻。 在該液槽位於該準備位置時，藉由該冷卻機構進行該液槽之冷卻，同時藉由該加熱機構進行該處理容器之預熱。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該液體係揮發性液體，藉由該冷卻機構冷卻該液體再供給至該液槽。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，藉由該冷卻機構冷卻該液槽再將被處理基板浸漬於該液槽內之液體中。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，該液槽係以縱向固持被處理基板之方式構成。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，該移動機構係以橫方向移動該液槽之方式構成。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，用來開閉形成於處理容器之送入送出口開閉的蓋構件，係一體設置於該液槽；且設有止動機構，用以阻止塞住開口部的蓋構件之開放。
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