TWI556876B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種，對旋轉之基板的邊緣部供給處理液，處理該邊緣部之技術。
於半導體裝置之製程具備邊緣部清洗步驟，藉由使被處理基板、即半導體晶圓(以下單以「晶圓」稱之)旋轉，並對該晶圓的邊緣部供給藥液等處理液，而除去該邊緣部之不需要的膜或汙染物質。此等清洗，被稱作斜面清洗或邊緣清洗。
於專利文獻1，揭露用於施行邊緣部清洗之液處理裝置。此一液處理裝置，具備：真空夾盤，將晶圓以水平姿勢保持而使其繞鉛直軸線旋轉；噴嘴，對旋轉之晶圓的邊緣部噴吐藥液；杯體，包圍晶圓的周圍而承擋自晶圓飛散之處理液；以及圓板狀之覆蓋構件，接近晶圓頂面而覆蓋晶圓頂面之上方，並密封杯體頂面。自覆蓋構件之頂面的中心部起設置煙囪狀的吸入管，此外，於覆蓋構件在晶圓邊緣的正上方位置設置往下方突出之突起部。由於杯體之內部空間被抽吸而成為負壓，故將流通於殼體內之潔淨空氣的降流自吸入管導入，在晶圓頂面與覆蓋構件的底面之間的空間朝向晶圓邊緣流動，通過形成在覆蓋構件的突起部與晶圓頂面之間的狹窄間隙而流入杯體之內部。藉由此氣流，防止往晶圓外方飛散的藥液之霧氣再度附
著於晶圓之頂面而污染晶圓之頂面(元件形成面)的情形。
然而，專利文獻1之覆蓋構件，由於覆蓋晶圓之全表面，故自吸入管入口起至杯體為止的流路阻力大。因此，若未強力抽吸杯體之內部空間，則無法於狹窄間隙出口部獲得足夠流速的氣流。
【專利文獻】
專利文獻1：日本特開2012-84856號公報
本發明提供一種，減少抽吸杯體之排氣裝置的負擔，並有效地防止供給至基板之處理液自基板飛散後再度附著至基板的情形之技術。
本發明提供一種基板處理裝置，具備：基板保持部，將基板保持水平；旋轉驅動機構，使該基板保持部繞鉛直軸線旋轉；處理液噴嘴，對該基板保持部所保持的基板其頂面之邊緣部供給處理液；杯體，具有上部開口，並包圍該基板保持部所保持的基板之周圍，回收自該基板往外方飛散的處理液；排氣口，供抽吸該杯體內部空間的氣體所用；以及環狀的防護壁；該防護壁，位於該基板保持部所保持的基板之上方而沿著該基板的圓周方向延伸，在與該基板的頂面之間形成第1間隙，並且，該防護壁在與劃分該杯體之該上部開口的壁體之間，形成沿著該基板的圓周方向延伸之第2間隙，該防護壁之下端的外邊緣之半徑方向位置，與該基板保持部所保持的基板其頂面之邊緣部的內邊緣之半徑方向位置相同抑或位於半徑方向內側，若介由該排氣口抽吸該杯體之該內部空間的氣體，則使位於該基板上方的氣體，通過該第1及第2間隙而導入至該杯體之內部空間。
此外，本發明提供一種基板處理方法，包含如下步驟：在以杯體包圍基板之周圍，於該基板之上方，配置有沿著該基板的圓周方向延伸之環狀的防護壁之狀態，將基板保持水平之步驟；以及在抽吸該杯體內部空間的氣體並使基板繞鉛直軸線旋轉之狀態，對該基板的邊緣部供給處理液，於該基板施行液處理之步驟；其特徵為：於該基板施行液處理時，該防護壁，位於該基板保持部所保持的該基板之上方而沿著該基板的圓周方向延伸，在與該基板的頂面之間形成第1間隙，並且，該防護壁在與劃分該杯體之上部開口的壁體之間，形成沿著該基板的圓周方向延伸之第2間隙，該防護壁之下端的外邊緣之半徑方向位置，與該基板保持部所保持的基板其頂面之邊緣部的內邊緣之半徑方向位置相同抑或位於半徑方向內側，若抽吸該杯體之該內部空間的氣體，則使位於該基板上方的氣體，通過該第1及第2間隙而導入至該杯體之內部空間。
依本發明，則在防護壁與基板的頂面之間形成第1間隙，並在防護壁與劃分該杯體之該上部開口的壁體之間形成第2間隙，由於使氣體通過此等第1間隙及第2間隙導入杯體，故減少抽吸杯體時之流路阻力，可減少抽吸杯體之排氣裝置的負擔。此外，藉由防護壁，可有效地防止供給至基板之處理液自基板飛散後再度附著至基板的情形。
1‧‧‧液處理裝置
11‧‧‧殼體
12‧‧‧閘門
13‧‧‧移出入口
14‧‧‧潔淨空氣導入單元
15‧‧‧排氣口
2‧‧‧杯體
21‧‧‧內周側部分
211‧‧‧頂面
212、213‧‧‧氣體噴吐口
214‧‧‧氣體導入線
215‧‧‧氣體擴散空間
216‧‧‧加熱器
22‧‧‧處理液噴吐口
221‧‧‧處理流體供給機構
24‧‧‧外周側部分
241、242‧‧‧凹部
243‧‧‧分離壁
244‧‧‧排液路
245‧‧‧排氣路
246‧‧‧排氣裝置
247‧‧‧排氣口
25‧‧‧引導板
251‧‧‧前端部
252‧‧‧頂面
26‧‧‧外周壁
261‧‧‧流體接收面
262‧‧‧彎折部
263‧‧‧水平面
27‧‧‧排氣流路
3‧‧‧晶圓保持部
31‧‧‧晶圓吸附面
32‧‧‧抽吸口
41‧‧‧抽吸管路
42‧‧‧真空泵
44‧‧‧旋轉軸
45‧‧‧軸承機殼
451‧‧‧軸承
46‧‧‧旋轉驅動機構
461‧‧‧被動皮帶輪
462‧‧‧驅動皮帶輪
463‧‧‧驅動馬達
464‧‧‧驅動皮帶
5‧‧‧覆蓋構件
51‧‧‧基底部面
51A‧‧‧內側面(內周面)
52‧‧‧防護壁
52A‧‧‧內側面(內周面)
52B‧‧‧外側面(外周面)
521‧‧‧上側部分
522‧‧‧下側部分
523‧‧‧下端
523e‧‧‧外邊緣
53‧‧‧連結構件
54‧‧‧圓周方向間隙
56‧‧‧凹處
58‧‧‧支承體
59‧‧‧密封構件
6‧‧‧升降機構
61‧‧‧滑動件
62‧‧‧引導支柱
63‧‧‧氣缸馬達
631‧‧‧桿
65‧‧‧升降桿
7‧‧‧處理流體供給部
71‧‧‧處理液噴嘴(藥液噴嘴)
711、721、731‧‧‧處理流體供給機構
72‧‧‧處理液噴嘴(清洗噴嘴)
73‧‧‧氣體噴嘴
74‧‧‧噴嘴架座
75‧‧‧氣缸馬達
751‧‧‧桿
8‧‧‧控制器
81‧‧‧記憶媒體
82‧‧‧處理器
AR、BR‧‧‧區域
F’‧‧‧氣流
G1‧‧‧第1間隙
G2‧‧‧第2間隙
PL‧‧‧供給位置
Rw‧‧‧旋轉方向
W‧‧‧基板(晶圓)
We‧‧‧外周端
Wi‧‧‧內邊緣
Wp‧‧‧邊緣部
圖1 本發明之實施形態的液處理裝置之縱斷側視圖。
圖2 顯示圖1所示的液處理裝置之覆蓋構件、其升降機構、及處理液供給部的俯視圖。
圖3 放大而詳細顯示圖1之右側的晶圓之外邊緣附近區域的剖面圖。
圖4 (a)~(b)對噴嘴說明的圖。
圖5 用於說明杯體內部及其附近之處理流體的流動之圖，(a)為說明液體的流動之圖，(b)為說明氣流及乘著該氣流而流通之霧氣的流動之圖。
作為本發明的基板處理裝置之一實施形態，茲就對形成有半導體裝置之圓形基板、即晶圓W之表面供給藥液、即HF(Hydro Fluoric acid，氫氟酸)溶液，除去形成在該晶圓W的邊緣部之不需要的膜之液處理裝置加以說明。
如圖1及圖2所示，液處理裝置1具備：晶圓保持部3，將晶圓W以水平姿勢以可繞鉛直軸旋轉的方式保持；杯體2，包圍晶圓保持部3所保持的晶圓W之周圍，承接自晶圓W飛散的處理液；覆蓋構件5，具有位於晶圓保持部3所保持的晶圓W其頂面之邊緣部的上方位置之環狀的防護壁52；升降機構(移動機構)6，使覆蓋構件5升降；以及處理流體供給部7，對晶圓保持部3所保持的晶圓W供給處理流體。
上述之液處理裝置的構成構件、即杯體2、晶圓保持部3、覆蓋構件5等收納於1個殼體11內。於殼體11之頂棚部附近設置自外部導入潔淨空氣之潔淨空氣導入單元14。此外，於殼體11之底面附近設置將殼體11內的氣體排出之排氣口15。藉此，於殼體11內形成自殼體11之上部起朝向下部流動的潔淨空氣之降流。於殼體11之一面側壁，設置藉由閘門12開閉之移出入口13。設置於殼體11外部之未圖示的晶圓搬運機構之搬運臂，可在保持晶圓W之狀態，通過移出入口13。
晶圓保持部3，構成為圓板狀的真空夾盤，其頂面成為晶圓吸附面31。於晶圓吸附面31之中央部開設有抽吸口32。中空圓筒狀的旋轉軸44，於晶圓保持部3之底面中央部往鉛直方向延伸。與抽吸口32相連接之抽吸管路41(未圖示)，通過旋轉軸44之內部空間。此抽吸管路41，於殼體11之外側中，與真空泵42相連接。藉由驅動真空泵42，而可藉晶圓保持部3吸附晶圓W。
旋轉軸44，為內建有軸承451之軸承機殼45所支持，軸承機殼45，為殼體11之底面所支持。旋轉軸44，藉由以旋轉軸44上之被動皮帶輪461、驅動馬達463的旋轉軸上之驅動皮帶輪462、及跨架於被動皮帶輪461及驅動皮帶輪462間之驅動皮帶464所構成的旋轉驅動機構46，能夠以期望之速度旋轉。
如圖3所示，杯體2為，以包圍晶圓保持部3之外周的方式所設置之，有底圓環狀的構件。杯體2，具有承擋並回收供給至晶圓W後往晶圓W之外方飛散的藥液，將其排出至外部的作用。
在以晶圓保持部3保持的晶圓W之底面、與和此晶圓W之底面相對向的杯體2其內周側部分21之頂面211間，形成較小的(例如2~3mm左右之高度的)間隙。於和晶圓W相對向的頂面211，開設有2個氣體噴吐口212、213。此等2個氣體噴吐口212、213，沿著同心之大半徑的圓周及小半徑的圓周各自連續地延伸，往半徑方向外側，並往斜上方地，朝向晶圓W之底面噴吐熱N2氣體(加熱之氮氣)。
自形成在杯體2之內周側部分21內的1條或複數條(圖中僅顯示1條)氣體導入線214起對圓環狀的氣體擴散空間215供給N2氣體，N2氣體於氣體擴散空間215內往圓周方向擴散並流動，自氣體噴吐口212、213噴吐。與氣體擴散空間215鄰接而設置加熱器216，N2氣體在流通於氣體擴散空間215內時被加熱，而後，自氣體噴吐口212、213噴吐。
自位於半徑方向外側之氣體噴吐口213噴吐的N2氣體，藉由將晶圓W的被處理部位、即晶圓W的邊緣部加熱，而促進藥液產生之反應，此外，防止在朝向晶圓W之表面(頂面)噴吐後飛散的處理液之霧氣迴流至晶圓的背面(底面)之現象。自位於半徑方向內側之氣體噴吐口212噴吐的N2氣體，防止起因於在不具有氣體噴吐口212之情況僅將晶圓W的邊緣部加熱、與於晶圓W中心側在晶圓W之底面附近產生負壓而可能發生的晶圓W之變形。
於杯體2之外周側部分24，將上部開著的2個圓環狀的凹部241、242沿著杯體2之圓周方向形成。凹部241、242之間，藉由圓環狀的分離壁243分隔。於外側之凹部241的底部連接排液路244。此外於內側之凹部242的底部設置排氣口247，於此排氣口247連接排氣路245。於排氣路245，連接噴射器或真空泵等排氣裝置246，在此液處理裝置1之動作中，介由排氣路245經常性抽吸杯體2之內部空間的氣體，將內側之凹部242內的壓力維持為較杯體2外部之殼體11內的壓力更低。
環狀的引導板25自杯體2其內周側部分21之外周部(晶圓W的邊緣之下方位置)起朝向半徑方向外側延伸。引導板25以越往半徑方向外側越低的方式傾斜。引導板25覆蓋內側之凹部242的整體及外側之凹部241其內周側部分之上方，且引導板25之前端部251(半徑方向外側邊緣部)，朝向下方彎曲並往外側之凹部241內伸入。
此外，於杯體2之外周側部分24的外周部，設置與外側之凹部241的外側壁面連續之外周壁26。外周壁26，藉由其內周面，承擋自晶圓W往外方飛散的流體(液滴、氣體及其等之混合物等)，引導朝向外側之凹部241。外周壁26，具有：內側之流體接收面261，對水平面構成25~30度的角度而以越朝向半徑方向外側越低的方式傾斜；以及彎折部262，自流體接收面261之上端部起往下方延伸。圖示之例子中，形成作為傾斜面之流體接收面261雖介由水平面263而與彎折部262連接，但可設置彎曲面取代設置水平面263，亦可不設置水平面263而於流體接收面261之上端部直接連接彎折部262。於引導板25的頂面252與流體接收面261之間，形成氣體(空氣、N2氣體等)與自晶圓W飛散的液滴流通之排氣流路27。另，雖藉由彎折部262之內周面將杯體2之上部開口加以劃分，但此上部開口之開口徑較晶圓W之直徑略大。
通過排氣流路27流入外側之凹部241的氣體及液滴之混合流體，流過引導板25與分離壁243之間而流入內側之凹部242。通過引導板25與分離壁243之間時，混合流體的流動方向急遽地轉向，混合流體所含有的液體
(液滴)，碰撞引導板25之前端部251或分離壁243，自流體分離，往引導板25之底面或分離壁243之表面傳遞而流入外側之凹部241，自排液路244排出。去除液滴而流入內側之凹部242的流體則自排氣路245排出。
覆蓋構件5為，在實行處理時，配置為與杯體2之上部開口邊緣部相對向的整體呈環狀之構件。
如圖1~圖3所示，覆蓋構件5具有：環狀的基底部51；環狀的防護壁52，配置於基底部51之內側；以及複數連結構件53，連結基底部51與防護壁52。在基底部51之內側面(內周面)51A與防護壁52之外側面(外周面)52B間形成沿著圓周方向延伸之圓周方向間隙54。圓周方向間隙，於連結構件53之位置隔斷。
防護壁52之下端523(詳而言之下端523的外邊緣及內邊緣雙方)位於較晶圓W之外周端We更為內側。於下端523與晶圓W的頂面之間形成第1間隙G1。此外，於劃分杯體2之上部開口的壁體表面(彎折部262之內周面)與防護壁52的外側面52B之間形成第2間隙G2。此第2間隙G2，與形成在覆蓋構件5的基底部51之內側面51A和防護壁52之外側面52B間的圓周方向間隙54相連結。
防護壁52具有如下功能：防止在供給至晶圓W後往晶圓W外方飛散的處理液再度附著於晶圓W之現象的屏蔽功能、以及將自晶圓W上方導入杯體2內之氣流加以整流的功能。對此等功能將於後詳述。防護壁52，具有往鉛直方向延伸之上側部分521、以及斜向地延伸之下側部分522。詳而言之，下側部分522中，防護壁52之內側面(內周面)52A，朝向斜下方，以越接近晶圓W越朝向半徑方向外側的方式傾斜。防護壁52之外側面(外周面)52B朝向斜上方，以越接近晶圓W越朝向半徑方向外側的方式傾斜。此外，防護壁之上側部分521中，防護壁52之內側面52A及外側面52B皆往鉛直方向延伸。另，防護壁52之上側部分521中防護壁52之內側面52A與鉛直面構成的角度不限為如同上述地為0度，使其為較防護壁52之
下側部分522中防護壁52之內側面與鉛直面構成的角度更小之任意角度亦可。此外，防護壁52之上側部分521中防護壁52之外側面52B與鉛直面構成的角度不限定為0度，使其為較防護壁52之下側部分522中防護壁52之外側面52B與鉛直面構成的角度更小之任意角度亦可。
防護壁52之下端523的外邊緣523e，位於自晶圓W之外周端We起往半徑方向內側前進既定距離L之位置的正上方，此既定距離為例如2~3mm。此既定距離L，係取決於處理中成為頂面之晶圓W的元件形成面(晶圓表面)其元件形成區域之範圍而決定。詳而言之，與既定距離L對應的防護壁52其下端523的外邊緣523e之半徑方向位置，位於晶圓W的邊緣部Wp之範圍內(包含與邊緣部Wp的內邊緣Wi之半徑方向位置一致的情況)，並以與處理液的供給位置PL(參考圖5(a))之半徑方向位置相同或較其更內側(晶圓W之中心側)的方式，加以決定。另，此處，「晶圓W的邊緣部Wp(參考圖3)」係指，自以晶圓W之中心為中心的元件形成區域之外接圓(亦即，以晶圓W之中心為中心的圓，為具有滿足以下條件之最小半徑的圓：在較該圓更外側完全未含有元件形成區域)起，至晶圓W之外周端We為止的圓環狀區域(包含該外接圓)。此外，「晶圓W的邊緣部Wp之內邊緣Wi」與該外接圓一致。最典型之實施形態為，處理液之供給位置PL為晶圓W的邊緣部Wp之內邊緣Wi，防護壁52其下端523的外邊緣523e之半徑方向位置與晶圓W的邊緣部Wp之內邊緣Wi一致。此一情況，防護壁52之下端523的外邊緣523e，沿著晶圓W的邊緣部Wp之內邊緣Wi延伸。
圖2顯示於晶圓保持部3保持晶圓W，且覆蓋構件5位於處理位置時之狀態的俯視圖。圖2中，符號We顯示晶圓W之外周端(邊緣)。藉由如此圖2所示地使覆蓋構件5之中央部開放，與習知之覆蓋晶圓的幾近全表面之圓板狀的覆蓋構件比較，形成於覆蓋構件的底面與晶圓W之間的流路之流路阻力變小，故即便抽吸杯體2之內部空間的氣體的排氣能力低，仍可施行充分的抽吸。此外，晶圓W之頂面，除了邊緣部以外其大部分未被覆蓋構件5所覆蓋，例如藉由在殼體11內設置相機，而可監視處理中的晶
圓W之表面。此外，藉由在殼體11設置透明窗，亦可目視處理中的晶圓W之表面。
如圖1及圖2所示，使覆蓋構件5升降之升降機構6，具備複數個(本例為4個)安裝在支承覆蓋構件5之支承體58的滑動件61、以及貫通各滑動件61而往鉛直方向延伸的引導支柱62。於各滑動件61，連結線性致動器例如氣缸馬達63之桿631。藉由驅動氣缸馬達63，使滑動件61沿著引導支柱62上下動作，藉而可使覆蓋構件5升降。杯體2為構成杯體升降機構(詳細部分未圖示)之一部分的升降桿65所支持，若使升降桿65自圖1所示之狀態下降，則杯體2下降，可在晶圓搬運機構的搬運臂(未圖示)與晶圓保持部3之間進行晶圓W的傳遞。
其次，參考圖1、圖2及圖4，對處理流體供給部7加以說明。特別如圖2清楚地顯示，處理流體供給部7具備：藥液噴嘴71，噴吐藥液(本例為HF)；清洗噴嘴72，噴吐清洗液(本例為DIW(純水))；以及氣體噴嘴73，噴吐乾燥用氣體(本例為N2氣體)。藥液噴嘴71、清洗噴嘴72及氣體噴嘴73安裝於共用的噴嘴架座74。噴嘴架座74，安裝在支承覆蓋構件5的支承體58所安裝之線性致動器例如氣缸馬達75的桿751。藉由驅動氣缸馬達75，可使自噴嘴71~73往晶圓W上之處理流體的供給位置於晶圓W半徑方向移動。
如圖2及圖4(a)所示，噴嘴71~73，收納於形成在覆蓋構件5之內周面的凹處56。凹處56，包夾於2個連結構件53之間。各噴嘴(71~73)，如同圖4(b)中箭頭A所顯示地，以朝向斜下方，且使由箭頭A表示之噴吐方向具有晶圓之旋轉方向Rw的成分之方式噴吐處理流體。藉此，可抑制處理流體為液體之情況可能產生的霧氣(起因於處理液與晶圓W而產生的液滴)之發生。於各噴嘴(71~73)，自圖2所概略顯示之處理流體供給機構711、721、731供給上述的處理流體。各處理流體供給機構711、721、731可各自藉由如下元件構成：儲存槽等處理流體之供給源自處理流體供給源對噴嘴供給處理流體之管路、以及設置於管路之開閉閥或流量調整閥等
流動控制元件。
此外，如圖3所示，杯體2之內周側部分21中，在氣體噴吐口213之更外側，將複數個(圖中僅以1個表示)處理液噴吐口22在對圓周方向相異之位置形成。各處理液噴吐口22，朝向晶圓W之底面邊緣部，朝晶圓W之外方並往斜上方噴吐處理液。可自至少1個處理液噴吐口22，噴吐與自藥液噴嘴71噴吐之藥液相同的藥液。此外，可自至少其他一個處理液噴吐口22，噴吐與自清洗噴嘴72噴吐之清洗液相同的清洗液。於各處理液噴吐口22，如圖3所示，連接具有與前述噴嘴71~73相同構成之處理流體供給機構221。
如圖1所概略地顯示，液處理裝置1，具有統括控制其全體動作之控制器(控制部)8。控制器8，控制液處理裝置1之全部功能零件(例如旋轉驅動機構46、升降機構6、真空泵42、各種處理流體供給機構等)的動作。控制器8，可藉由例如通用電腦作為硬體、供使該電腦動作之程式(裝置控制程式及處理配方等)作為軟體而加以實現。軟體，收納於在電腦固定設置之硬碟等記憶媒體，或收納於CD-ROM、DVD、快閃記憶體等以可裝卸的方式裝設於電腦之記憶媒體。此等記憶媒體於圖1中以參考符號81表示。處理器82因應需求，依據來自未圖示之使用者介面的指示等自記憶媒體81叫出並實行既定的處理配方，藉此在控制器8控制之下，使液處理裝置1之各功能零件動作而施行既定的處理。
接著，對於在上述控制器8之控制下施行的液處理裝置1之動作加以說明。
〔晶圓移入〕
首先，藉由升降機構6使覆蓋構件5位於退避位置(較圖1更上方之位置)，並藉由杯體升降機構之升降桿65使杯體2下降。其次，開啟殼體11之閘門12而使未圖示的外部之晶圓搬運機構的搬運臂(未圖示)進入殼體11內，使藉由搬運臂保持之晶圓W位於晶圓保持體3的正上方。接著，
將搬運臂下降至較晶圓保持體3之頂面更低的位置為止，將晶圓W載置於晶圓保持體3之頂面。而後，藉由晶圓保持體3吸附晶圓。之後，使空的搬運臂自殼體11內退出。接著，使杯體2上升而回到圖1所示的位置，並將覆蓋構件5下降至圖1所示的處理位置為止。藉由以上之順序，結束晶圓的移入，成為圖1所示的狀態。
〔藥液處理〕
其次，施行對於晶圓之藥液處理。使晶圓W以既定速度(例如2000rpm)旋轉，此外，自杯體2之氣體噴吐口212、213噴吐熱N2氣體，將晶圓W，特別是被處理區域、即晶圓W邊緣部加熱至適合藥液處理的溫度(例如60℃程度)為止。另，在施行晶圓W之加熱非為必要的藥液處理之情況，不使加熱器216動作地噴吐常溫之N2氣體亦可。將晶圓W充分地加熱後，維持使晶圓W旋轉而自藥液噴嘴71將藥液(HF)對晶圓W之頂面(元件形成面)的邊緣部供給，除去位於晶圓頂面邊緣部之不需要的膜。同時，自藥液用之處理液噴吐口22對晶圓W之底面邊緣部供給藥液，除去位於晶圓底面邊緣部之不需要的膜。供給至晶圓W之上下面的藥液藉由離心力往外方擴散並流動，與被除去之物質一同流出至晶圓W的外方，以杯體2回收。另，施行藥液處理時，因應需求驅動氣缸馬達75而使噴吐藥液之藥液噴嘴71於晶圓W半徑方向往復移動，藉而可提高處理的均一性。
〔清洗處理〕
施行既定時間之藥液處理後，接著持續晶圓W的旋轉以及來自氣體噴吐口212、213之N2氣體的噴吐，停止來自藥液噴嘴71及藥液用的處理液噴吐口22之藥液的噴吐，自清洗噴嘴72及清洗液用的處理液噴吐口22起對晶圓W的邊緣部供給清洗液(DIW)，施行清洗處理。藉由此一清洗處理，滌除殘存於晶圓W之上下面的藥液及反應產生物等。
〔乾燥處理〕
施行既定時間之清洗處理後，接著持續晶圓W的旋轉以及來自氣體噴吐口212、213之N2氣體的噴吐，停止來自清洗噴嘴72及清洗液用的處理
液噴吐口22之清洗液的噴吐，自氣體噴嘴73對晶圓W的邊緣部供給乾燥用氣體(N2氣體)，施行乾燥處理。藉由以上程序結束對於晶圓W之一連串的處理。
〔晶圓移出〕
而後，使覆蓋構件5上升而位於退避位置，並使杯體2下降。其次，開啟殼體11之閘門12而使未圖示的外部之晶圓搬運機構的搬運臂(未圖示)進入殼體11內，在使空的搬運臂位於晶圓保持體3所保持的晶圓W之下方後使其上升，搬運臂自停止晶圓W吸附的狀態之晶圓保持體3承接晶圓W。之後，保持晶圓之搬運臂自殼體11內退出。藉由以上，結束對於1片晶圓之液處理裝置中的一連串之程序。
接著，對於藥液處理時的，晶圓邊緣部附近之流體的流動，與和此流體的流動相關之杯體2及覆蓋構件5的構成，參考圖3~圖5詳細地加以說明。
若覆蓋構件5位於處理位置，則防護壁52位於晶圓W之表面的邊緣部之上方，且沿著晶圓W的圓周方向延伸。由於介由排氣路245抽吸杯體2之內部空間的氣體而使其成為負壓，故位於晶圓W頂面的上方之氣體(於殼體11內形成降流之潔淨空氣)，通過第1間隙G1及第2間隙G2被導入杯體2內之排氣流路27。此外，自氣體噴吐口212、213噴吐出的N2氣體，因晶圓W之旋轉的影響，自杯體2其內周側部分21的頂面211與晶圓W的底面之間的空間流出至外方，流入排氣流路27。於圖5(b)顯示此等氣體的流動。
另一方面，自藥液噴嘴71供給至晶圓W之頂面邊緣部的藥液，與自藥液用的處理液噴吐口22供給至晶圓W之底面邊緣部的藥液，因離心力而朝向晶圓邊緣擴散，並往晶圓W之外方飛散。晶圓W頂面之藥液的大半，朝向圖5(a)中以上側之2個箭頭A1、A2包夾的區域AR飛散。藥液往水平方向(箭頭A1的方向)最多且強力地飛散，飛散方向隨著接近以箭頭
A2顯示之方向，飛散的藥液之量及力道變小。晶圓底面之藥液的大半，朝向圖5(b)中以下側之2個箭頭B1、B2包夾的區域BR飛散。藥液往水平方向(箭頭B1的方向)最多且強力地飛散，飛散方向越接近以箭頭B2顯示之方向，飛散的藥液之量及力道越小。
此外，如圖5(a)所示，晶圓W之頂面的藥液之一部分(雖其量少)，如箭頭A3所示，亦朝向劃分杯體2之上部開口的壁體(彎折部262的部分)之內周面飛散，與壁體262碰撞後，如箭頭A4所示，朝向晶圓W之上方空間飛濺。以此箭頭A4表示的藥液，與防護壁52碰撞，故無越過防護壁52而侵入晶圓W之中央部的上方空間之情形。防護壁52，在發揮上述防護壁52之屏蔽功能上宜使其為足夠的高度(即較處理液飛濺之高度更高的高度)例如40mm左右以上，藉此，可保護元件形成區域不受藥液之霧氣的影響。另，雖在緊接藥液處理後，少量藥液之微小液滴附著於元件形成區域之外側，但此藥液之微小液滴藉由其後的清洗處理除去。
自晶圓W飛散而進入排氣流路27的藥液，沿著流體接收面261及引導板25的頂面252，漸朝向杯體2之外側的凹部241流下，抑或成為微細的液滴(霧氣)而乘著圖5(b)所示之排氣流路27內的氣流流動。圖5(b)中，以虛線表示的箭頭顯示氣流，排氣流路27內之霧氣的流動，與排氣流路27內之氣流幾近一致。
第1間隙G1，以使可防止漂浮於杯體2之排氣流路27內的藥液之霧氣，於第1間隙G1逆流而侵入晶圓W頂面之元件形成區域的程度之朝外的氣流流通於第1間隙G1之方式形成。另，自第1間隙G1流出的氣流，減輕前述於圖5(a)以箭頭A4表示的藥液附著於晶圓W頂面之元件形成區域的外側之情形。第1間隙G1之上下方向寬度，宜決定為較小的值，例如為約1mm左右。藉此，於第1間隙G1朝向外方流動的氣流之流速變得較快。但若第1間隙G1之流路阻力變得過大，則往排氣流路27內之氣體的導入實質上僅通過第2間隙G2，較不適宜。第1間隙G之上下方向寬度及半徑方向寬度，必須考慮此點而加以設定。因此，例如，以使防護壁52
之下側部分522具有越往下方越變寬的剖面形狀之方式構成亦可，但必須留意勿使第1間隙G之流路阻力變得過大。
導入排氣流路27內之氣流的大部分通過第2間隙G2被導入。第2間隙G2之最小寬度D2(參考圖5(b))較大，例如為5~6mm左右。藉由使第2間隙G2較大，而可減小第2間隙G2之流路阻力，可減輕抽吸杯體2內之排氣裝置246的負擔。另，若過度地增大第2間隙G2，則氣流的流速減少且失去方向性，變得無法高效率地抽吸排氣流路27內的霧氣，較不適宜。第2間隙G2的寬度必須考慮此點而加以設定。
因防護壁52之下側部分522傾斜，詳而言之因防護壁52的外側面52B之下側部分522傾斜，故氣流在朝向斜下方且朝向外方的狀態下流出第2間隙G2，因而氣流的擾動在排氣流路27之入口附近受到抑制，氣流順暢地流入排氣流路27。此外，因防護壁52之下側部分522傾斜，詳而言之，因防護壁52的內側面52A之下側部分522傾斜，故流入第1間隙G1的流動，亦隨著接近第1間隙G1而緩緩地收束，因而氣流的擾動在第1間隙G1附近受到抑制。另，即便防護壁52未彎曲仍可獲得上述效果，故例如在觀察剖面時，使防護壁52之上側部分521與下側部分522連續斜向地延伸為直線狀亦可。此外，亦可使防護壁52之上側部分521與下側部分522連續地往鉛直方向延伸。此一情況，亦可防止圖5(a)中以箭頭A4表示的藥液越過防護壁52而侵入晶圓W頂面的中央部之情形，此外，亦可防止藥液於第1間隙G1逆流而侵入晶圓W頂面的中央部之情形。此外，由於防護壁52在發揮前述屏蔽功能上具有足夠的高度，可使圓周方向間隙54的縱方向之長度變長，調整朝向第2間隙G2內之氣流的流動。
另，圖示之實施形態，於觀察剖面時，基底部51之內側面51A的輪廓線、與劃分杯體2之上部開口的壁體、即彎折部262其內周面的輪廓線，於一直線上在鉛直方向排列。此一情況以防止第2間隙G2附近的氣流擾動之觀點來看為較佳態樣。然而，不限於此一態樣，兩輪廓線錯開亦可，例如可使基底部51之內側面51A的輪廓線傾斜。
本實施形態的杯體2及覆蓋構件5，為了防止藥液霧氣之再附著所產生的晶圓W之汙染，除了上述構成以外，進一步具有下述之有利構成。
為了防止以強大力道入射至杯體2之流體接收面261的藥液之飛濺，將杯體2之流體接收面261對水平面構成的角度(此角度與以箭頭A1、B1表示之藥液的流動入射至流體接收面261之入射角θ相同)，設定為較小的值，例如30度。此外，在流體接收面261上以箭頭A1、B1表示之藥液的入射位置之附近區域，係藉由親水性的材料，例如表面經親水處理之PCTFE(聚三氟氯乙烯)形成。藉此，則藥液在與流體接收面261碰撞的瞬間沾黏於流體接收面261，故減少起因於對流體接收面261之碰撞的藥液之飛散。
流體接收面261與引導板25的頂面252之間的距離D1隨著往下游側(隨著接近杯體2之外側的凹部241)而緩緩變小。藉由如此，逆流之氣流變少。另，在距離D1急遽地變小的點中，伴隨急遽的流動阻力增大而產生逆流之氣流。引導板25之前端部251附近的位置中流路急遽地縮緊故產生氣流之逆流，但因前端部251附近的位置遠離晶圓W，故氣流之逆流的影響小。
另，於杯體2設置彎折部262，故假設即便產生如圖5(b)中以箭頭FR1表示的氣流之逆流，仍藉由彎折部262阻擋該逆流，使其如箭頭FR2所示地往排氣路245之下游側轉向，故防止乘著如箭頭FR1所示之氣流的藥液之霧氣朝向晶圓W的情況。
覆蓋構件5位於處理位置時，如圖3所示，宜藉由密封構件59將覆蓋構件5與外周壁25的頂面之間密封。藉此，則殼體11內的氣體單通過第1間隙G1及第2間隙G2導入排氣流路27，故晶圓W之外邊緣附近的氣流擾動變得難以產生，此外，可更減輕排氣裝置246的負擔。
而設置環狀之覆蓋構件5的凹處56之部位，並非通過第1間隙G1及
第2間隙G2，而係通過分隔凹處56之覆蓋構件5的壁面與噴嘴71~73之間的間隙、以及噴嘴71~73與晶圓W頂面之間的間隙，將殼體11內之氣體導入排氣流路27內。因此該部位，晶圓W汙染的防止效果變得略為惡化。然而，於該部位中亦在杯體2的彎折部262與晶圓W的外邊緣之間的間隙存在朝向排氣流路27之氣流F’(參考圖4(a))，且凹處56之兩側部位中亦產生受到通過第1間隙G1及第2間隙G2朝向排氣流路27的氣流影響之氣流，故將設置凹處56所產生之不良影響調整為可忽略之程度。
另，雖以藥液處理時為例對氣流及霧氣的流動進行說明，但明瞭對清洗處理時亦產生相同氣流及霧氣的流動。
藉由此一液處理裝置1實施之液處理，不限為上述型態。例如，藥液不限為HF，可為SC-1或SC-2，此外，亦可施行複數個藥液處理。另，處理對象之基板，不限為半導體晶圓，亦可為需要邊緣部之清洗的各種圓形基板，例如玻璃基板、陶瓷基板等。
21‧‧‧內周側部分
211‧‧‧頂面
212、213‧‧‧氣體噴吐口
214‧‧‧氣體導入線
215‧‧‧氣體擴散空間
216‧‧‧加熱器
22‧‧‧處理液噴吐口
221‧‧‧處理流體供給機構
24‧‧‧外周側部分
241、242‧‧‧凹部
243‧‧‧分離壁
244‧‧‧排液路
245‧‧‧排氣路
246‧‧‧排氣裝置
247‧‧‧排氣口
25‧‧‧引導板
251‧‧‧前端部
252‧‧‧頂面
26‧‧‧外周壁
261‧‧‧流體接收面
262‧‧‧彎折部
263‧‧‧水平面
27‧‧‧排氣流路
5‧‧‧覆蓋構件
51‧‧‧覆蓋構件之內周面
51A‧‧‧內側面(內周面)
52‧‧‧覆蓋構件之底面
52A‧‧‧內側面(內周面)
52B‧‧‧外側面(外周面)
521‧‧‧上側部分
522‧‧‧下側部分
523‧‧‧下端
523e‧‧‧外邊緣
54‧‧‧圓周方向間隙
58‧‧‧支承體
59‧‧‧密封構件
G1‧‧‧第1間隙
G2‧‧‧第2間隙
We‧‧‧外周端
Wi‧‧‧內邊緣
Wp‧‧‧邊緣部
Claims (12)
- 一種基板處理裝置，具備：基板保持部，將基板保持水平；旋轉驅動機構，使該基板保持部繞鉛直軸線旋轉；處理液噴嘴，對該基板保持部所保持的基板其頂面之邊緣部供給處理液；杯體，具有上部開口，並包圍該基板保持部所保持的基板之周圍，回收自該基板往外方飛散的處理液；排氣口，供抽吸該杯體內部空間的氣體所用；以及環狀的防護壁；該防護壁，位於該基板保持部所保持的基板之上方而沿著該基板的圓周方向延伸，在與該基板的頂面之間形成第1間隙，並且，該防護壁在與劃分該杯體之該上部開口的壁體之間，形成沿著該基板的圓周方向延伸之第2間隙，該防護壁之下端的外邊緣之半徑方向位置，與該基板保持部所保持的基板其頂面之邊緣部的內邊緣之半徑方向位置相同抑或位於半徑方向內側，若介由該排氣口抽吸該杯體之該內部空間的氣體，則使位於該基板上方的氣體，通過該第1及第2間隙而導入至該杯體之內部空間。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該防護壁之下端的外邊緣較該基板之外周端位於更半徑方向內側的位置。
- 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，該防護壁之下端的外邊緣，沿著該基板保持部所保持的基板其頂面之邊緣部的內邊緣延伸。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該防護壁之下側部分中，該防護壁之內側面及外側面以越接近基板越朝向半徑方向外側的方式傾斜。
- 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，該防護壁之上側部分中該防護壁之內側面與鉛直面構成的角度，較該防護壁之該下側部分中該防護壁之內側面與鉛直面構成的角度更小，該防 護壁之上側部分中該防護壁之外側面與鉛直面構成的角度，較該防護壁之該下側部分中該防護壁之外側面與鉛直面構成的角度更小。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該防護壁，設置作為整體具有環狀的形狀之覆蓋構件的一部分，該覆蓋構件，具有包圍該防護壁之外側的基底部、以及連結該基底部與該防護壁之複數個連結構件，於該基底部的內側面與該防護壁的外側面之間，形成沿著圓周方向延伸之圓周方向間隙，此圓周方向間隙與該第2間隙連結。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，於劃分該杯體之該上部開口的該壁體，設置往下方延伸之彎折部。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該防護壁之高度，較自基板往外方飛散的處理液飛濺之高度更高。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，通過該第2間隙之氣體的流量較通過該第1間隙之氣體的流量更大。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該防護壁更具備移動機構，該移動機構在接近該基板保持部所保持的基板之頂面的處理位置、與遠離該基板的退避位置之間移動。
- 一種基板處理方法，包含如下步驟：在以杯體包圍基板之周圍，於該基板之上方，配置有沿著該基板的圓周方向延伸之環狀的防護壁之狀態，將基板保持水平之步驟；以及在抽吸該杯體內部空間的氣體並使基板繞鉛直軸線旋轉之狀態，對該基板的邊緣部供給處理液，於該基板施行液處理之步驟；其特徵為：於該基板施行液處理時，該防護壁，位於該基板保持部所保持的該基板之上方而沿著該基板的圓周方向延伸，在與該基板的頂面之間形成第1間隙，並且，該防護壁在與劃分該杯體之上部開口的壁體之間，形成沿著該基板的圓周方向延伸之第2間隙，該防護壁之下端的外邊緣之半徑方向位置，與該基板保持部所保持的基板其頂面之邊緣部的內邊緣之半徑方向位置相同抑或位於半徑方向內側，若抽吸該杯體之該內部空間的氣體，則使位於該基板上方的氣體，通過該第1及第2間隙而導入至該杯體之內部空間。
- 如申請專利範圍第11項之基板處理方法，其中，該防護壁，防止自該基板往外方飛散而飛濺至該杯體的處理液越過該防護壁而侵入較該基板之頂面的該邊緣部更為內側之情形。
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