TWI539548B - 液體處理裝置及液體處理方法 - Google Patents

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Kazuhiro Aiura
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Takashi Nagai
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Description

液體處理裝置及液體處理方法
本發明係關於一種液體處理裝置及液體處理方法，令基板旋轉並同時對基板供給經加熱之處理液，藉此對基板進行既定化學液處理。
半導體元件製造程序中，在形成於基板，例如半導體晶圓(以下僅稱「晶圓」)之處理對象膜上以既定圖案形成光阻膜，以此光阻膜為遮罩對該處理對象膜施行蝕刻、離子植入等處理。處理後，自晶圓上去除不要之光阻膜。
最近，作為光阻膜之去除方法，業界常使用SPM處理。SPM處理係藉由對光阻膜供給混合硫酸與過氧化氫而得之高溫SPM(Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture)進行。
於專利文獻1揭示有用來進行上述SPM處理之光阻去除裝置一例。專利文獻1之裝置包含：旋轉夾盤，固持晶圓並使其旋轉；噴濺擋板(亦稱為處理杯)，包圍由旋轉夾盤固持之晶圓周圍；及噴嘴，對由旋轉夾盤固持之晶圓表面(形成光阻之一面)供給SPM。
若對晶圓表面供給高溫SPM其即會與光阻反應而產生煙氣(fume)。所謂煙氣係來自於SPM及光阻之氣體或霧靄，此煙氣可能於光阻去除裝置腔室內廣範圍地擴散，產生晶圓污染之根原物質。為防止如此之煙氣擴散，專利文獻1之裝置包含覆蓋於噴濺擋板上端開口及由旋轉夾盤固持之晶圓上方之圓板上的遮蔽板(亦 稱為頂板或頂蓋等)。
SPM處理藉由高溫SPM處理晶圓。然而，晶圓W自SPM奪走熱故於遠離SPM噴吐點之位置SPM之溫度易於下降，且晶圓W周緣部會易於因晶圓W旋轉而冷卻。因此，於晶圓面內之溫度分布易於發生不均一，導致於處理結果易於發生不均一。專利文獻1之噴嘴朝晶圓中心供給SPM，故可以想像於晶圓周緣部SPM之溫度傾向於降低，但專利文獻1中未記載任何關於此之對策。
專利文獻2中揭示有一光阻去除裝置，其包含：板(吸附式旋轉夾盤)，吸附固持晶圓背面(未形成光阻之一面)並使其旋轉；SPM噴嘴，對由此板固持之晶圓表面(形成光阻並朝上受到固持之一面)供給SPM；及混合流體噴嘴，對由板固持之晶圓表面供給SPM與氮氣之混合流體。
板中內建可加熱晶圓全區域之加熱器，藉由此加熱器自背面側加熱晶圓，俾晶圓表面約為200~250℃。在此狀態下，令混合流體噴嘴移動(掃描)並同時朝晶圓吹送SPM與氮氣之混合流體，藉此剝離光阻。如專利文獻2之裝置般，若於旋轉之板設置加熱器構造即會變得複雜，且板會接觸化學液故加熱器有暴露於化學液之虞。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2007-35866號公報
【專利文獻2】日本特開2008-4878號公報
本發明可提供一種液體處理技術，於化學液處理時可防止化學液氛圍擴散，並同時以簡單構造在不暴露於化學液之狀態下高效率地調整基板溫度。
依本發明第1觀點可提供一種液體處理裝置，包含：基板固持構件，水平地固持基板；旋轉機構，令該基板固持構件旋轉；化學液噴嘴，對由該基板固持構件固持之基板供給經加熱之化學液；頂板，覆蓋於由該基板固持構件固持之基板上方；及至少1盞LED燈，自該頂板上方使該頂板透射而將既定波長的光朝由該基板固持構件固持之基板照射，藉此在化學液處理中加熱基板。
且依本發明第2觀點可提供一種液體處理方法，包含：藉由頂板覆蓋於基板上方；水平地固持該基板並使其繞著鉛直軸線旋轉；對旋轉之該基板供給經加熱之化學液；及在化學液處理中，藉由至少1盞LED燈，自該頂板上方使該頂板透射而將既定波長光朝由基板固持構件固持之基板照射以加熱基板。
依本發明，藉由以頂蓋自上方覆蓋於基板，可防止起因於在較頂蓋更下方產生之化學液及被處理物體之氣體或霧靄擴散。且於頂蓋上方設置LED燈，使頂蓋透射適合加熱基板之波長之LED燈光，對基板照射該LED燈光，藉此可以簡單之構造，使LED燈不暴露在起因於化學液及被處理物體之氣體或霧靄中，直接加 熱基板表面。
以下，參照圖式說明關於本發明實施形態。首先，使用圖1，說明關於與依本發明之液體處理裝置實施形態相關之包含基板清洗裝置之處理系統。如圖1所示，液體處理系統包含：載置台101，用來自外部載置收納作為被處理基板之半導體晶圓W(以下亦簡單稱為「晶圓W」)之載具；運送臂102，用來取出由載具收納之晶圓W；傳遞單元103，用來載置由運送臂102取出之晶圓W；及運送臂104，接收載置於傳遞單元103之晶圓W，朝液體處理裝置10內運送該晶圓W。
如圖1所示，液體處理系統中組裝有複數(圖1所示之態樣中為4個)基板清洗裝置10。
其次，使用圖2及圖3說明關於基板清洗裝置10之構成。基板清洗裝置10中，於由框體11(參照圖3)區劃之處理腔室12內，包含：固持板20，固持晶圓W；升降銷板30，與固持板20同軸設置；處理杯40，包圍由固持板20固持之晶圓W周圍；頂板(頂蓋)50，覆蓋於由固持板20固持之晶圓W上方；及LED燈單元60，設於頂板50上方。
如圖2所示，於處理腔室12之頂棚設有於處理腔室12內形成潔淨空氣降流之風扇過濾器單元(FFU)14。如圖3所示，於處理腔室12側壁形成設有閘門構件15(圖1中未圖示此)之晶圓W之送出送入口16，固持晶圓W之運送臂104可通過此送出送入口侵入處理腔室12內。
如圖2所示，固持板(亦稱為「旋轉夾盤」)20包含：圓板狀固持板本體21；及複數(例如3個)固持構件22，分別設於固持板本體21周緣部等分圓周之角度位置。
固持構件22可以軸23為中心擺動，位於圖示之固持晶圓W周緣之固持位置，與遠離晶圓W周緣之解除位置。旋轉軸24自固持板本體21下表面中心部朝下方延伸。旋轉軸24可藉由圖2中概略顯示之旋轉昇降機構25內之旋轉馬達(未經圖示)旋轉驅動，藉此繞著通過由固持板20及固持構件22水平地固持之晶圓W中心之鉛直軸線使晶圓W旋轉。
升降銷板30包含：圓板狀升降銷板本體31；及複數(例如3個)升降銷32，分別設於升降銷板本體31周緣部等分圓周之角度位置。
升降銷板本體31處於下降位置時，被收納在形成於固持板本體21上表面中央部之凹處。昇降軸34於旋轉軸24空洞內自升降銷板本體31下表面中心部朝下方延伸。昇降軸34可藉由圖2中概略顯示之旋轉昇降機構25內之昇降驅動機構，例如空壓缸(未經圖示)昇降，藉此不使固持板20昇降而僅使升降銷板30昇降。又，升降銷板本體31被收納在固持板本體21上表面凹處時可藉由適當卡合機構35以無法相對旋轉之方式與固持板本體21卡合，故可藉由旋轉固持板20令升降銷板30與固持板20一齊旋轉。卡合機構35可由例如形成於固持板20及升降銷板30一方之凸部、形成於另一方之凹部構成。
處理杯40如前述，包圍由固持板20固持之晶圓W周圍而設置，扮演承接因離心力而自晶圓W朝外方飛散之處理液之角色。於處理杯40底部，如圖2概略顯示者，設有排出口41，排出口 41連接排出線42。於排出線42插設有霧靄隔離部43，與由引射器或是泵構成之適當的排氣裝置44。由霧靄隔離部43分離之液體朝工廠廢液系(DR)拋棄，氣體朝工廠排氣系(EXH)拋棄。
頂板50在圖2及圖3以實線所示之處理位置時，位於由固持板20固持之晶圓W附近，覆蓋於晶圓W上方，且大致封閉處理杯40上部開口。頂板50之直徑宜稍大於晶圓W直徑。中空之旋轉軸51自頂板50上表面中央部朝上方延伸。旋轉軸51隔著軸承以可繞著鉛直軸線旋轉之方式經安裝於移動臂52前端部。於移動臂52基端部設有旋轉馬達53。旋轉馬達53一旦旋轉驅動，其旋轉即由適當之傳動機構54(圖示例中，由分別安裝於旋轉軸51及旋轉馬達53之輸出軸之帶輪及架設於此等帶輪間之皮帶所構成)傳達至旋轉軸51，藉此可使頂板50旋轉。移動臂52可藉由驅動旋轉馬達55繞著鉛直軸線迴旋，伴隨著此移動臂52之迴旋，頂板50可位於位在晶圓W正上方之處理位置或自晶圓W正上方退避之退避位置(圖3以雙短劃虛線所示之位置)。又，亦宜於退避位置設置清洗頂板50之裝置。
形成於旋轉軸51內之空洞51a延伸至頂板50下表面，在此朝晶圓W開口。於空洞51a內設置化學液供給管56。化學液供給管56遠離旋轉軸51，因此即使旋轉旋轉軸51化學液供給管56亦不旋轉。自用作為化學液噴嘴之化學液供給管56之下端開口56a朝由固持板20固持之晶圓W供給化學液。亦即，化學液供給管56扮演作為對晶圓W處理對象面供給化學液之化學液供給噴嘴之角色。化學液供給管56上端連接化學液供給配管56b，此化學液供給配管56b(省略配管56b之詳細圖示)於移動臂52外部沿移動臂52延伸，連接概略顯示之SPM供給機構(化學液供給機構)57。藉由於移動臂52外部設置化學液供給配管56b，即使於配管發生故障，頂板50之驅動系亦不受化學液影響。SPM供給機構57可由加熱硫酸供給源、過氧化氫供給源、以既定比率混合硫酸與過 氧化氫之混合裝置例如混合閥、流量調整閥、開合閥等(任一者皆未經圖示)構成。
如圖2及圖3所示，LED燈單元60包含：圓板狀燈支持體61，由移動臂52支持；及1或複數(本例中為4)個LED燈62，由燈支持體61支持。
各1盞LED燈62可由1個發光元件或複數發光元件列(發光元件陣列)構成。LED燈支持體61由移動臂52固定，故即使旋轉頂板50 LED燈單元60亦不旋轉。另一方面，伴隨著移動臂52之迴旋，LED燈單元60可與頂板50一齊移動，與頂板50相同，位於位在晶圓W正上方之處理位置，與自晶圓W正上方退避之退避位置。又，燈支持體61之形狀任意，例如亦可為自移動臂52朝外方延伸之複數平板狀構件。
作為LED燈62，可使用照射適合用來加熱晶圓W之波長，具體而言例如880nm波長之光者。因此，頂板50可由良好透射880nm波長之光且可承受因SPM導致之腐蝕之材料，例如石英或四氟乙烯(PTFE)構成。自電源裝置(PS)64經由沿移動臂52延伸之供電線63(省略供電線63之詳細圖示)對LED燈62供電。又，為冷卻並保護LED燈62，亦可於燈支持體61設置LED燈冷卻用冷媒通路，或是於LED燈62設置散熱片。
圖示之實施形態中，LED燈62位於與由固持板20固持之晶圓W周緣部對向之位置，俾可加熱化學液溫度或晶圓溫度傾向降低之晶圓W周緣部。又，處理時因晶圓W旋轉，沿圓周方向僅設置1盞LED燈62雖亦無妨，但宜在等分圓周之位置設置複數個LED燈62。
基板清洗裝置10更包含：潤洗噴嘴70a，對由固持板20固持之晶圓W，作為潤洗液供 給高溫DIW(經加熱之純水)；及潤洗噴嘴70b，供給常溫DIW(常溫純水)。
潤洗噴嘴70a、70b由可以鉛直方向軸線為中心迴旋之(參照圖3中之箭頭)迴旋臂73固持，潤洗噴嘴70a、70b可在晶圓W中心正上方處理位置(未經圖示)，與自晶圓W上方退避之退避位置(圖3所示之位置)之間移動。自高溫DIW供給機構72a及常溫DIW供給機構72b經由沿迴旋臂73設置之配管71a、71b分別對潤洗噴嘴70a、70b供給高溫DIW及常溫DIW。高溫DIW供給機構72a及常溫DIW供給機構72b分別可由DIW供給源、流量控制閥、開合閥等(任一者皆未經圖示)構成。
如圖2所概略顯示者，基板清洗裝置10包含整合控制其整體動作之控制器90。控制器90控制基板清洗裝置10所有功能零件(例如旋轉昇降機構25、頂板50之旋轉馬達53、使移動臂52迴旋之旋轉馬達55、SPM供給機構57之閥類、LED燈62用電源裝置64等)之動作。控制器90可藉由作為硬體之例如通用電腦，與作為軟體，用來使該電腦動作之程式(裝置控制程式及處理配方等)實現。軟體可儲存於固定設於電腦之硬碟驅動裝置等記憶媒體，或是儲存於CDROM、DVD、快閃記憶體等以可裝卸之方式設定於電腦之記憶媒體。如此之記憶媒體以參照符號91表示。處理器92可因應所需根據來自未圖示之使用者介面之指示等自記憶媒體91呼叫既定處理配方並實行之，藉此在控制器90之控制下基板清洗裝置10各功能零件動作，進行既定處理。控制器90亦可係控制圖1所示之液體處理系統整體之系統控制器。
其次，說明關於使用上述基板清洗裝置10，去除位於晶圓W表面之不要的光阻膜之清洗處理之一連串程序。
<晶圓送入及設置程序>
頂板50及LED燈單元60位於退避位置(圖3以雙短劃虛線表 示之位置)。自此狀態起，令升降銷板30上昇而位於上昇位置。接著，固持晶圓W之運送臂104(參照圖1)通過送出送入口16侵入基板清洗裝置10內，將晶圓W擺放在升降銷板30之升降銷32上，自基板清洗裝置10退出。接著升降銷板30下降，晶圓W下降至固持板20之固持構件22可固持晶圓W之高度止。固持構件22固持晶圓W後升降銷板30更為下降而被收納於固持板20內(圖2所示之狀態)。又，晶圓W由固持板20固持，俾其「表面」(形成光阻圖案之一面)為「上表面」，其「背面」(未形成光阻圖案之一面)為「下表面」。
<SPM清洗程序>
其次，移動臂52迴旋，頂板50及LED燈單元60位於晶圓W正上方之處理位置(圖2所示之位置、圖3以實線表示之位置)。在此狀態下，接著藉由旋轉昇降機構25之旋轉馬達(未經圖示)使固持板20旋轉。且藉由旋轉馬達53頂板50亦旋轉。在與晶圓W旋轉開始同時或其後，點著LED燈62而加熱晶圓W表面。此時例如加熱晶圓W至約200℃。晶圓W昇溫至既定溫度後，自SPM供給機構57對化學液供給管56供給SPM，自化學液供給管56下端開口56a朝晶圓W表面中心噴吐SPM。又，SPM供給機構57由加熱硫酸供給源供給約150℃之加熱硫酸，由過氧化氫供給源供給常溫之過氧化氫，混合此等者後流入化學液供給配管56b。硫酸與過氧化氫混合後會發熱，混合液(亦即SPM)大致以180℃~200℃自下端開口56a朝晶圓W表面中心噴吐。SPM因離心力自晶圓W中心部朝周緣部擴散，晶圓W表面由SPM之液膜覆蓋，藉由SPM剝離(liftoff)並去除晶圓表面附著之不要的光阻膜。經去除之光阻膜及反應產物與SPM一齊因離心力而在晶圓W表面上朝半徑方向外側流動，朝晶圓W外側流出，由處理杯40承接，自排出口41排出。
SPM在晶圓表面上擴散時，SPM因晶圓W被奪去熱，溫度 降低。且晶圓周緣部之周速高於晶圓中心部之周速，故晶圓周緣部之一方亦因晶圓附近之氣流而更為冷卻，SPM之溫度傾向易於降低。因此，於晶圓周緣部反應速度降低，有光阻之剝離不充分之虞。然而，本實施形態中，晶圓W周緣部由LED燈62加熱。因此，於周緣部由晶圓W奪去之熱少，自晶圓W表面中心部至周緣部止，可抑制SPM之溫度降低，可獲得相對較均一之溫度分布。因此，可均等剝離光阻。又，LED燈62可僅對晶圓W厚度方向加熱表面(照射面)附近，故可不加熱晶圓W整體至必要以上，僅加熱必要區域(表面附近)。且LED燈62具有適合用來加熱晶圓W之波長，故不會加熱在處理腔室12內晶圓W以外之構件。且以適合用來加熱晶圓W之波長之LED光加熱晶圓W，藉此可在短時間內使晶圓W昇溫。
且於晶圓W上方設有頂板50，處理杯40之內部空間經由排出口41由排氣裝置44抽吸，故可自風扇過濾器單元14通過處理杯40與頂板50之間之間隙導入降流。因此，可防止SPM處理時產生於晶圓W表面上方空間之煙氣自處理杯40與頂板50之間之間隙漏溢。且煙氣之冷凝物(液滴)雖產生於頂板50下表面，但頂板50旋轉故冷凝物會因離心力而流至頂板50周緣部。因此，可防止由煙氣冷凝物構成之液滴落下至晶圓W表面而產生微粒。又，流至頂板50周緣之液滴雖朝半徑方向外側飛散，但此液滴會通過處理杯40與頂板50之間之間隙，隨著被導入處理杯40內之降流被導入處理杯40內，故不會朝處理杯40外側飛散。為更完全地防止液滴飛散，亦可設置使頂板50昇降之機構(參照圖2所示之缸筒58)，或使處理杯40昇降之機構，在SPM清洗程序時使頂板50下表面位於較處理杯40上端更下方。
<高溫DIW潤洗程序>
實行SPM清洗程序既定時間後，停止自化學液供給管56噴吐SPM，且停止藉由LED燈62加熱晶圓W，使移動臂52迴旋， 移動頂板50及LED燈單元60至退避位置(圖3以雙短劃虛線表示之位置)。其後，驅動迴旋臂73，令高溫DIW噴嘴70a位於晶圓W中心正上方。接著旋轉晶圓W，直接自高溫DIW噴嘴70a朝晶圓中心噴吐60℃~80℃之純水(高溫DIW)。高溫DIW因離心力在晶圓W表面上朝半徑方向外側流動，朝晶圓W外側流出，由處理杯40承接而自排出口41排出。藉此留在晶圓W表面上之SPM或光阻殘渣等由在晶圓W表面上朝半徑方向外側流動之高溫DIW沖走。藉由以高溫DIW進行潤洗，可將於SPM清洗程序產生之殘渣高效率並迅速地去除。又，為防止SPM清洗程序結束後高溫DIW潤洗程序開始前晶圓W表面乾燥，亦可於處理杯40上端開口緣設置噴嘴，在高溫DIW噴嘴70a移動至處理位置止之期間內，自該噴嘴呈拋物線狀對晶圓W中心供給DIW。
<常溫DIW潤洗程序>
實行高溫DIW潤洗程序既定時間後，停止自高溫DIW噴嘴70a噴吐高溫DIW並令常溫DIW噴嘴70b位於晶圓W中心正上方，接著旋轉晶圓W，直接自常溫DIW噴嘴70b朝晶圓中心噴吐常溫DIW(常溫純水)。常溫DIW因離心力在晶圓W表面上朝半徑方向外側流動，朝晶圓W外側流出，由處理杯40承接而自排出口41排出。藉此可以常溫DIW之流動更去除留在晶圓W表面上之SPM或光阻殘渣等，並使晶圓W溫度回到常溫。又，亦宜至開始噴吐常溫DIW止，持續噴吐高溫DIW。
<旋轉乾燥程序>
實行常溫DIW潤洗程序既定時間後，停止自常溫DIW噴嘴70b噴吐DIW。接著，增大晶圓W之旋轉速度，以離心力甩掉在晶圓表面上的DIW，藉此使其乾燥。
<晶圓送出程序>
旋轉乾燥程序結束後，令升降銷板30上昇而由升降銷32支 持晶圓W下表面，解除由固持板20之固持構件22固持晶圓W。使升降銷板30更上昇而位於上昇位置，運送臂104(參照圖1)侵入基板清洗裝置10內，自升降銷板30接收晶圓W，自基板清洗裝置10退出。依以上結束對1片晶圓W一連串之處理。
依上述實施形態，可獲得下述有利之效果。
(1)藉由於旋轉之頂板50上方設置不旋轉之LED燈單元60，可以簡單的構成加熱晶圓。頂板50由透射LED燈光之材質形成，藉此作為相互分離獨立之構件設置LED燈單元60與頂板50，可不旋轉LED燈單元60而僅旋轉頂板50。藉由使LED燈單元60不旋轉可達成對LED燈62供電線之簡略化。且藉由使頂板50旋轉，如前述可防止附著於頂板50下表面之煙氣冷凝物在晶圓W上落下。
(2)以頂板50防止煙氣飛散，故LED燈62不暴露於煙氣中。
(3)僅以LED燈62將就晶圓W半徑方向既定之區域，具體而言易於冷卻之晶圓周緣部區域局部性地在短時間內加熱，藉此晶圓表面之溫度分布可均一化，晶圓面內之反應速度可均一化。且為防止煙氣飛散而經配置於晶圓上方之頂板50由透射LED燈光之材質形成，故使晶圓W之處理對象面(形成圖案之一面)朝上進行處理時，可藉由LED燈光直接加熱晶圓W之處理對象面。詳細敘述即知，LED燈光在自晶圓W最表面至深度100μm止之範圍內完全被吸收而變為熱。SPM清洗程序時加熱光阻與SPM接觸之部分，亦即光阻最表面及其附近部分相當有效，故可說LED燈光亦可就晶圓W之厚度方向僅將必要區域(約晶圓全厚度(係12吋晶圓時約775μm)的1/8程度)局部性並高效率地加熱。亦即，可降低因對晶圓W過剩入熱而對形成在晶圓W上的元件特性造成不良影響之可能性。
上述實施形態可例如下述般改變。
LED燈62之配置不限定於圖3所示者，可例如圖4所示，在不同半徑方向位置配置LED燈。圖4中揭示一例，在以點O(以俯視視之與由固持板20固持之晶圓W中心一致)為中心之第1半徑ra圓周上配置4個第1LED燈62a，在第2半徑rb圓周上配置4個第2LED燈62b，在第3半徑rc圓周上配置4個第3LED燈62c。此時，第1LED燈62a、第2LED燈62b及第3LED燈62c可分別連接獨立之電源裝置(未經圖示)，獨立控制。如此，於不同半徑方向位置(ra、rb、rc)分別配置LED燈，藉此亦可於每一晶圓W不同半徑方向區域獨立進行溫度控制(所謂區域控制)。
且如圖5所示，亦可構成燈支持體，俾包含使LED燈62移動之LED燈移動機構。圖5中揭示設有複數(2個)LED燈移動機構之例，各LED燈移動機構包含：導軌65，固定於移動臂52前端部，朝半徑方向外側延伸；可動子66，內建沿導軌65移動之驅動機構；及LED燈62m，安裝於可動子66。
藉此，LED燈62m可與沿著由固持板20所固持之晶圓W半徑方向的任意區域相面對，且亦可在SPM處理中令LED燈62m移動(掃描)。因此，可更緻密地控制晶圓W表面之溫度分布。又，可設置3個以上導軌65，亦可於一個導軌65設置複數可動子66及LED燈62m。
由基板清洗裝置10進行之化學液處理不限定於上述SPM處理，亦可為使用自常溫(無塵室內之溫度約為23~25℃)加熱之液體之處理。且化學液亦可係電鍍處理用化學液。使用經加熱之化學液之任意化學液處理中，藉由以LED燈62加熱晶圓W，可均一化晶圓W之溫度分布，可提高處理之面內均一性。
如前述化學液處理中雖宜令頂板50旋轉，但在自頂板50下表面不發生冷凝物落下之條件下進行化學液處理時，或是進行即 使不發生落下亦不成問題之化學液處理時，頂板50亦可不旋轉。頂板50不旋轉時，頂板50可由燈支持體61固持，或是亦可使LED燈62搭載於頂板50上表面而設置。且頂板50不旋轉時，其位在頂板50處理位置之際，亦可密封處理杯40與頂板50之間。
上述實施形態中，晶圓W由固持板20固持，俾晶圓W之「表面」為「上表面」，「背面」為「下表面」，對晶圓W上表面供給處理液以進行液體處理。然而，亦可由固持板20固持晶圓W，俾晶圓W之「表面」為「下表面」，「背面」為「上表面」，對晶圓W下表面供給處理液以進行液體處理。此時使用之基板清洗裝置構成之一例如圖6，以下說明關於圖6所示之構成中與圖2構成之不同點。
圖6構成中，圖2構成中通過中空之頂板50之旋轉軸51中之化學液供給管56經卸除，且潤洗噴嘴70a、70b及支持此等者之迴旋臂73經卸除。代之以升降銷板30之昇降軸34中空，於昇降軸34空洞內通過用作為化學液噴嘴之處理液供給管80。SPM流路(化學液流路)80a及DIW流路(潤洗液流路)80b在處理液供給管80內延伸，此等流路於處理液供給管80上端朝晶圓W下表面中央部開口(參照圖6中之箭頭)。因此，處理液供給管80扮演作為對晶圓W處理對象面分別供給化學液及DIW(潤洗液)之化學液噴嘴及潤洗液噴嘴之角色。SPM流路80a連接SPM供給機構57’，DIW流路80b連接高溫DIW供給機構72a及常溫DIW供給機構72b。設置處理液供給管80，俾於升降銷板30之昇降軸34在晶圓W液體處理時隨著固持板20旋轉而旋轉之際，以及為傳遞晶圓W升降銷板30之昇降軸34昇降之際亦可維持静止狀態(不旋轉亦不昇降)。作為固持板20、升降銷板30及處理液供給管80之詳細構成，可採用例如由本申請案申請人申請，與國際專利申請相關之國際公開案WO2009/101853A1所揭示者。
簡單說明關於使用圖6所示之基板清洗裝置之處理。以與前述晶圓送入及設置程序相同之順序，由固持板20固持晶圓W。惟晶圓W由固持板20固持，俾係處理對象面之表面(元件形成面、光阻膜形成面)為下表面。又，為令晶圓W翻面而使晶圓W表面朝下，圖1所示之液體處理系統中宜追加設置反向器(晶圓翻面裝置)。其後，旋轉晶圓W並藉由LED燈單元60加熱晶圓W。惟此時晶圓W表面係下表面，故自背面側藉由熱傳導加熱晶圓W。在此狀態下，自處理液供給管80朝晶圓下表面中央部噴吐SPM，藉由SPM去除光阻。此時亦藉由LED燈單元60加熱晶圓W面內所希望之區域，藉此可於晶圓W面內進行均一之SPM處理。SPM處理結束後，晶圓持續旋轉，並同時實行自處理液供給管80朝晶圓下表面中央部噴吐高溫DIW之高溫DIW處理既定時間，其後，實行自處理液供給管80朝晶圓下表面中央部噴吐常溫DIW之常溫DIW處理既定時間。又，SPM處理程序、高溫及常溫DIW潤洗程序中對晶圓W下表面中央部供給之處理液(SPM、DIW)沿晶圓下表面因離心力而朝半徑方向外側流動，自晶圓周緣朝外方飛散，由處理杯40承接，自排出口41排出。實行常溫DIW潤洗程序既定時間後，中止噴吐常溫DIW，增加晶圓W之旋轉速度，實行旋轉乾燥程序。其後，與前述晶圓送出程序相同，自基板清洗裝置送出晶圓。
圖6所示之基板清洗裝置中，亦可獲得與圖2所示之基板清洗裝置相同之有利效果。亦即，藉由於旋轉之頂板50上方設置不旋轉之LED燈單元60，可以簡單之構成加熱晶圓，LED燈單元60由頂板50保護故不暴露於煙氣，且可局部性地加熱晶圓W半徑方向之特定區域。又，圖6所示之基板清洗裝置中自背面(上表面)側加熱晶圓W，故係自背面側藉由熱傳導加熱晶圓W表面(係圖案形成面之下表面)。因此，雖與圖2所示之實施形態不同，晶圓W表面之加熱效率稍許降低，但另一方面，可防止照射於被加熱區域之LED燈光之強度分布(在微觀等級下之差異)直接作為晶 圓W表面之溫度分布反映，可防止於面內發生加熱不均。
且如圖7所示，亦可將固持晶圓W之固持構件22設於頂板50。以下就圖7所示構成以與圖6所示構成之不同點為中心說明之。圖7所示之基板處理裝置中，固持構件22安裝於頂板50，俾可以軸23為中心擺動。伴隨著於頂板50設置固持構件22，廢止固持板20。固持板20經廢止，故處理液供給管80直接固定於處理杯40底壁。
簡單說明關於使用圖7所示之基板清洗裝置之處理。令頂板50上昇，俾晶圓固持構件22較處理杯40上端充分更位於上方，令固持構件22擺動而位於解除位置(固持構件22下端朝外側位移之狀態)。運送臂104(參照圖1)在係處理對象面之晶圓W表面朝下而被固持之狀態下進入基板清洗裝置內，令晶圓W移動至頂板50正下方且低於固持構件22下端之位置。接著，藉由運送臂104使晶圓W稍許上昇後，令固持構件22擺動而位於固持位置，藉此由固持構件22固持晶圓W。其後，運送臂104稍許下降後，自基板清洗裝置退出。其後，頂板50下降至圖7所示之位置。
其次，頂板50旋轉，由固持構件22固持之晶圓W亦一齊旋轉。其後，與由圖6基板處理裝置進行之處理相同，藉由LED燈單元60自背面側(上表面側)加熱晶圓W並同時自處理液供給管80朝晶圓表面(下表面)供給SPM液，藉此進行SPM處理。其後，自處理液供給管80因應所需供給處理流體，並同時依序實行高溫DIW處理、常溫DIW處理及旋轉乾燥處理。圖7所示之基板處理裝置亦可達成與圖6所示之基板處理裝置相同之效果。且可廢止固持板20及其驅動機構，以及升降銷板30及其驅動機構，故可達成裝置構成簡略化及低成本化。
又，圖7所示之基板處理裝置中，亦可於處理杯40底壁，或 該底壁下方設置LED燈62’(以短劃線表示)，自晶圓W下表面側加熱晶圓W。此時，處理杯40由透射LED光(例如波長為880nm之LED光)且可承受因SPM之腐蝕之材料，例如四氟乙烯(PTFE)構成即可。圖7構成中固持板20經廢止，故可藉由LED燈62’高效率地加熱晶圓W。
且圖7所示之基板處理裝置中，亦可以與圖2所示之形態相同之形態，將處理液供給管(化學液供給管)設於頂板50之旋轉軸51內部。圖7中，以短劃線概略記載附有符號56’之處理液供給管及附有符號57’之處理液供給機構。此時，具體而言，與圖2構成不同，於旋轉軸51中設有：第1供給管，用來供給SPM液及高溫DIW；及第2供給管，用來供給常溫DIW。且此時晶圓W由基板固持構件22固持，俾係處理對象面之表面朝上。
O‧‧‧點
ra‧‧‧第1半徑
rb‧‧‧第2半徑
rc‧‧‧第3半徑
W‧‧‧半導體晶圓
10‧‧‧液體處理裝置(基板清洗裝置)
11‧‧‧框體
12‧‧‧處理腔室
14‧‧‧風扇過濾器單元(FFU)
15‧‧‧閘門構件
16‧‧‧送出送入口
20‧‧‧固持板
21‧‧‧固持板本體
22‧‧‧固持構件
23‧‧‧軸
24‧‧‧旋轉軸
25‧‧‧旋轉機構(旋轉昇降機構之旋轉馬達)
30‧‧‧升降銷板
31‧‧‧升降銷板本體
32‧‧‧升降銷
34‧‧‧昇降軸
35‧‧‧卡合機構
40‧‧‧處理杯
41‧‧‧排出口
42‧‧‧排出線
43‧‧‧霧靄隔離部
44‧‧‧排氣裝置
50‧‧‧頂板(頂蓋)
51‧‧‧旋轉軸
51a‧‧‧空洞
52‧‧‧移動臂
53、55‧‧‧旋轉機構(頂板用之旋轉馬達)
54‧‧‧傳動機構
56、56’‧‧‧化學液供給管
56a‧‧‧化學液供給管之下端開口
56b‧‧‧化學液供給配管
57、57’‧‧‧SPM供給機構(化學液供給機構)(處理液供給機構)
58‧‧‧缸筒
60‧‧‧LED燈單元
61‧‧‧燈支持體
62、62m、62’‧‧‧LED燈
62a‧‧‧第1LED燈
62b‧‧‧第2LED燈
62c‧‧‧第3LED燈
63‧‧‧供電線
64‧‧‧電源裝置(PS)
65‧‧‧導軌(燈支持體)
66‧‧‧可動子(燈支持體)
70a、70b‧‧‧潤洗噴嘴
71a、71b‧‧‧配管
72a‧‧‧高溫DIW供給機構
72b‧‧‧常溫DIW供給機構
73‧‧‧迴旋臂
80‧‧‧處理液供給管
80a‧‧‧SPM流路(化學液流路)
80b‧‧‧DIW流路(潤洗液流路)
90‧‧‧控制器
91‧‧‧記憶媒體
92‧‧‧處理器
101‧‧‧載置台
102‧‧‧運送臂
103‧‧‧傳遞單元
104‧‧‧運送臂
圖1係自上方觀察包含作為液體處理裝置之基板清洗裝置之液體處理系統之上方俯視圖。
圖2係顯示該基板清洗裝置構成之縱剖面圖。
圖3係顯示該基板清洗裝置構成之橫剖面圖。
圖4係顯示LED燈另一配置例之僅顯示LED燈單元之俯視圖。
圖5係顯示包含LED燈移動機構之變形例俯視圖。
圖6係顯示基板清洗裝置另一實施形態之縱剖面圖。
圖7係顯示基板清洗裝置又一實施形態之縱剖面圖。
W‧‧‧半導體晶圓
12‧‧‧處理腔室
14‧‧‧風扇過濾器單元(FFU)
20‧‧‧固持板
21‧‧‧固持板本體
22‧‧‧固持構件
23‧‧‧軸
24‧‧‧旋轉軸
25‧‧‧旋轉機構(旋轉昇降機構之旋轉馬達)
30‧‧‧升降銷板
31‧‧‧升降銷板本體
32‧‧‧升降銷
34‧‧‧昇降軸
35‧‧‧卡合機構
40‧‧‧處理杯
41‧‧‧排出口
42‧‧‧排出線
43‧‧‧霧靄隔離部
44‧‧‧排氣裝置
50‧‧‧頂板(頂蓋)
51‧‧‧旋轉軸
51a‧‧‧空洞
52‧‧‧移動臂
53、55‧‧‧旋轉機構(頂板用之旋轉馬達)
54‧‧‧傳動機構
56‧‧‧化學液供給管
56a‧‧‧化學液供給管之下端開口
56b‧‧‧化學液供給配管
57‧‧‧SPM供給機構(化學液供給機構)(處理液供給機構)
58‧‧‧缸筒
60‧‧‧LED燈單元
61‧‧‧燈支持體
62‧‧‧LED燈
63‧‧‧供電線
64‧‧‧電源裝置(PS)
70a、70b‧‧‧潤洗噴嘴
71a、71b‧‧‧配管
72a‧‧‧高溫DIW供給機構
72b‧‧‧常溫DIW供給機構
73‧‧‧迴旋臂
90‧‧‧控制器
91‧‧‧記憶媒體
92‧‧‧處理器

Claims (17)

  1. 一種液體處理裝置，包含：基板固持構件，水平地固持基板；旋轉機構，令該基板固持構件旋轉；化學液噴嘴，對由該基板固持構件固持之基板供給經加熱之化學液；頂板，覆蓋於由該基板固持構件所固持之基板上方；及至少1盞LED燈，自該頂板上方透射過該頂板而將既定波長的光朝由該基板固持構件固持之基板照射，藉此而於化學液處理中加熱基板；且該LED燈照射適合用來加熱基板之波長光，該頂板係藉由可讓該LED燈所照射之該波長光透射的材質形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之液體處理裝置，其中：包含使該頂板繞著鉛直軸線旋轉之旋轉驅動機構。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之液體處理裝置，其中：該LED燈於該頂板上方由燈支持體支持，該燈支持體固定於使該頂板移動之移動臂。
  4. 如申請專利範圍第3項之液體處理裝置，其中：對該化學液供給噴嘴供給化學液之化學液供給配管設於該移動臂外部。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之液體處理裝置，其中：該LED燈係設置有複數個，該等複數之LED燈係設成分別與由該基板固持構件固持之基板的不同半徑方向之區域相面對，可獨立控制對各LED燈之供電。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之液體處理裝置，其中：該LED燈可移動，俾可與由該基板固持構件所固持之基板的不同半徑方向之區域相面對。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之液體處理裝置，其中：藉由石英或聚四氟乙烯形成該頂板。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之液體處理裝置，其中：該化學液係SPM(硫酸與過氧化氫之混合物)。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之液體處理裝置，其中：該基板固持構件設在相對於該頂板夾隔著基板配置之固持板，該旋轉機構連接於該固持板。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之液體處理裝置，其中：該基板固持構件設於該頂板，該旋轉機構連接該頂板。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之液體處理裝置，其中：更包含包圍基板周圍之處理杯，該頂板與該處理杯形成處理空間，該LED燈配置於該處理空間外。
  12. 一種液體處理方法，包含：藉由頂板覆蓋於基板上方；水平地固持該基板並使其繞著鉛直軸線旋轉；對旋轉之該基板供給經加熱之化學液；及在化學液處理中，藉由至少1盞LED燈，自該頂板上方使既定波長光透射過該頂板而照射於由基板固持構件所固持之基板，以加熱基板；且該LED燈照射適合用來加熱基板之波長光，該頂板係藉由可讓該LED燈所照射之該波長光透射的材質形成。
  13. 如申請專利範圍第12項之液體處理方法，其中：更包含在化學液處理中使該頂板旋轉。
  14. 如申請專利範圍第13項之液體處理方法，其中：包含藉由固定於用來移動該頂板之移動臂的燈支持體，以支持該LED燈。
  15. 如申請專利範圍第12至14項中任一項之液體處理方法，其中：該化學液係SPM(硫酸與過氧化氫之混合物)。
  16. 如申請專利範圍第12至14項中任一項之液體處理方法，其中： 當水平地固持該基板時，係將該基板固持成使該基板處理對象面朝上，俾將該LED燈之光照射於該基板處理對象面；而於供給該化學液時，係自該基板上方朝該基板處理對象面供給該化學液。
  17. 如申請專利範圍第14至16項中任一項之液體處理方法，其中：當水平地固持該基板時，係將該基板固持成使該基板處理對象面朝下，俾將該LED燈光照射於該基板處理對象面相反側之一面；而於供給該化學液時，自該基板下方朝該基板處理對象面供給該化學液。
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