TWI571950B

TWI571950B - 液體處理裝置

Info

Publication number: TWI571950B
Application number: TW103118471A
Authority: TW
Inventors: 中村徹
Original assignee: 東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2017-02-21
Also published as: TW201515135A; JP2014236081A; US20140352741A1; US9558972B2; JP6005588B2; KR102147001B1; KR20140141450A

Description

液體處理裝置

本發明係關於一種液體處理裝置，對處理室內供給潔淨氣體，於處理室內對被處理體施行液體處理。

製造半導體裝置時，對半導體晶圓(以下，僅稱「晶圓」)，施行使用化學液、潤洗液等之清洗處理。清洗處理中，依序進行例如化學液體處理程序、DIW潤洗程序及乾燥程序。在乾燥程序前，或是乾燥程序之初期，以IPA(異丙醇)取代晶圓上之DIW。且為防止產生水漬，進行乾燥程序之際減少處理室內之濕度。為使處理室內為低濕度氛圍，對處理室內供給稱為潔淨乾燥空氣(CDA)之低濕度高潔淨度空氣。

CDA(以下，稱「乾燥空氣」)之產生成本高，故在不需低濕度氛圍之化學液體處理程序及潤洗程序中，以設於處理室之頂棚部之FFU(風扇過濾器單元)對處理室內供給潔淨空氣，僅於需低濕度氛圍之乾燥程序，對處理室內供給乾燥空氣。

如周知，FFU，以風扇導入處理室外部之空氣(無塵室內之空氣)，藉此形成氣流，以設於空氣流路之過濾器過濾空氣，產生潔淨空氣。

供給乾燥空氣時若FFU之風扇停止，風扇再起動後，至於處理室內穩定形成自FFU供給之潔淨空氣之氣流止耗費時間。就此觀點而言，FFU之風扇宜不停止。然而，如專利文獻1所示，對處理室供給乾燥空氣時，需不對處理室供給相較於乾燥空氣高濕度之潔淨空氣，故FFU之風扇經常動作時，設於FFU之空氣流路之遮斷阻尼器呈關閉狀態。此時，為防止較遮斷阻尼器更上游側之空氣流路之內壓增加，自設於較遮斷阻尼器更上游側之洩風開口排除空氣流路之空氣。又，於較風扇更上游側設有過濾器時，新的空氣經常通過處於較風扇更上游側之過濾器，故過濾器之壽命短。

【先前技術文獻】【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2007-263485號公報

本發明之目的在於提供一種潔淨氣體供給機構，即使送風機經常動作，亦可延長處於較送風機更上游側之過濾器之壽命。

依本發明之實施形態，可提供一種液體處理裝置，包含：處理室，於內部對被處理體施行液體處理；及潔淨氣體供給機構，對該處理室供給潔淨氣體；且該潔淨氣體供給機構，包含：供給通道，於上游端具有氣體導入口，且下游端連接該處理室；送風機，設於該供給通道，於該供給通道形成自該氣體導入口朝該處理室之潔淨氣體之氣流；過濾器，設於該供給通道之較該送風機更上游側；回歸通道，於較該送風機更下游側且較該處理室更上游側之第1位置，自該供給通道分支，且於較該過濾器更下游側且較該送風機更上游側之第2位置，連接該供給通道；及切換機構，選擇性地切換：使自該送風機送往下游側之潔淨氣體朝該處理室流動之第1狀態，與使自該送風機送往下游側之潔淨氣體經由該回歸通道回到該供給通道之第2狀態。

依上述之發明之實施形態，令使送風機動作時自送風機送往下游側之空氣循環，俾經由回歸通道回到供給通道，藉此，可使通過過濾器之空氣流量為零或非常小。因此可延長過濾器之壽命。

W‧‧‧基板

10‧‧‧處理室

12‧‧‧旋轉吸盤

14‧‧‧噴嘴

16‧‧‧處理流體供給控制機構

18‧‧‧液體承接杯

20‧‧‧排液路

22‧‧‧排氣路

24‧‧‧排氣路

30‧‧‧潔淨氣體供給機構

32‧‧‧供給通道(供給導管)

34‧‧‧送風機

36a‧‧‧入口面

36b‧‧‧出口面

36‧‧‧過濾器(化學過濾器)

38‧‧‧回歸通道(回歸導管)

40‧‧‧切換機構(切換阻尼器)

42‧‧‧ULPA過濾器

44‧‧‧整流板

46‧‧‧氣體供給部(低濕度氣體供給單元)

48‧‧‧氣體噴嘴

50‧‧‧箱

52‧‧‧緩衝空間

200‧‧‧控制器

201‧‧‧記憶媒體

202‧‧‧處理器

【圖1】係顯示依本發明之一實施形態之液體處理裝置之構成之概略剖面圖。

【圖2】係顯示潔淨氣體供給機構之構成要素之3維配置之一例之立體圖。

於以下參照附圖，說明關於發明之實施形態。

如圖1所示，液體處理裝置包含處理室10，於此處理室10之內部，對作為被處理體之半導體晶圓等基板W，使用處理液施行既定之液體處理。於處理室10內，設有以水平姿態固持基板W，使其繞著鉛直軸線旋轉之旋轉吸盤12，亦即基板固持構造。

於處理室10內，設有用來對由旋轉吸盤12固持之基板W供給處理流體之噴嘴14。自處理流體之供給源，經由包含流量調整閥、開合閥等之處理流體供給控制機構16，對噴嘴14供給處理流體。

於由旋轉吸盤12固持之基板W之周圍，設有液體承接杯18。液體承接杯18之底部，連接排液路20及排氣路22。處理室10之底部，連接排氣路24。排液路20連接未圖示之工廠廢液系。排氣路22、24連接成為工廠排氣系之一部分之內部呈負壓之排氣導管(未經圖示)。

又，實際上，設有對應為進行對基板施行之一連串之處理所需之處理流體之種類之數量之噴嘴14及處理流體供給控制機構16。且同樣地，於液體承接杯18內，形成藉由可動杯體(未經圖示)之位置切換對應處理流體之種類之數量之流路，設有對應此流路之數量之複數系統之排液路20及排氣路22、24。如此之構成於該技術領域周知，故省略圖示及詳細之說明。

其次，詳述關於潔淨氣體供給機構30之構成。

潔淨氣體供給機構30，包含作為用來使自無塵室內之空間導入之空氣朝處理室10流動之供給通道之供給導管32。於供給導管32內，設有送風機34。

於供給導管32之較送風機34更上游側之位置(圖示例中作為供給導管32之上游端部之空氣(氣體)導入口之部分)，作為第1過濾器，設有用來吸附去除分子狀污染物質，例如氨成分之化學過濾器36。化學過濾器36，吸附去除以藉由過濾空氣中之粒子狀物質使空氣潔淨化之ULPA過濾器等無法採集之酸、鹼、有機物等化學物質，藉此，可使空氣潔淨化。例如，若於導入供給導管32內之空氣含有氨成分，來自氨之產物即會在基板W上產生，成為微粒之形成原因，而如此之氨成分可以化學過濾器36去除。

於較送風機34下游側且較處理室10上游側之第1位置32a，作為回歸通道之回歸導管38自供給導管32分支。此回歸導管38，於較化學過濾器36下游側且較送風機34上游側之第2位置32b，連接供給導管32。於供給導管32之第1位置32a，設有切換阻尼器40。此切換阻尼器40，用作為可選擇性地切換使流往第1位置32a之空氣直接朝處理室10流動之第1狀態，與使流往第1位置32a之氣流往回歸導管38之第2狀態(圖1所示之狀態)之切換機構。

供給導管32之下游端，連接處理室10之頂棚開口部。於此頂棚開口部，設有作為第2過濾器過濾空氣中之粒子狀物質之ULPA過濾器42。於處理室10內之ULPA過濾器42之下方，設有包含多數之開口之整流板44。

潔淨氣體供給機構30，更包含對處理室內供給相較於自無塵室內之空間經由化學過濾器36導入之空氣，濕度低之氣體(例如乾燥空氣)，或是濕度及氧濃度雙方皆低之氣體(例如氮氣)之低濕度氣體供給單元46。圖示例中，低濕度氣體供給單元46之氣體噴嘴48對供給導管32內噴吐低濕度氣體。又，亦可設置氣體噴嘴48，俾對ULPA過濾器42與整流板44之間之空間噴吐低濕度氣體，亦可設置氣體噴嘴48，俾對處理室10之整流板44之下方噴吐低濕度氣體。

液體處理裝置，包含整合控制其整體動作之控制器(控制部)200。控制器200，控制液體處理裝置之所有功能零件(例如，旋轉吸盤12、處理流體供給控制機構16、潔淨氣體供給機構30等)之動作。控制器200，作為硬體例如可以(通用)電腦實現，並作為軟體可以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，儲存於固定設於電腦之硬式磁碟機等記憶媒體，或是儲存於CD-ROM、DVD、快閃記憶體等以可裝卸之方式安裝於電腦之記憶媒體。以參照符號201顯示如此之記憶媒體。處理器202，因應所需根據來自未圖示之使用者介面之指示等，將既定之處理配方自記憶媒體201叫出並實行，藉此，在控制器200之控制下，液體處理裝置各功能零件動作，進行既定之處理。

其次，說明關於以上述之液體處理裝置，在控制器200之控制下實行之基板W之處理之一例。

以未圖示之基板搬運臂將基板W搬運至處理室10內，以旋轉吸盤12固持之。於處理室10內，以潔淨氣體供給機構30，自送入基板W前形成潔淨空氣之降流。亦即，切換阻尼器40呈第1狀態，且送風機34作動。此狀態下，將無塵室內之空氣，如圖1中以反白箭頭所示，經由處於供給導管32之氣體導入口之化學過濾器36，導入供給導管32內。通過化學過濾器36時，空氣(氣體)因去除分子狀污染物質而潔淨化。此經潔淨化之空氣，亦即潔淨氣體，於供給導管32內朝處理室10側流下，因通過ULPA過濾器42而去除微粒，藉此更潔淨化。自ULPA過濾器42流出之空氣，自整流板44之開口於處理室10內噴出，於處理室10內形成潔淨空氣之降流。

其次，由旋轉吸盤12固持之基板W旋轉，自DHF供給用噴嘴14對基板W之中心供給作為處理液(化學液)之DHF(稀氫氟酸)，去除基板W上的金屬污染物質及自然氧化膜等(化學液清洗程序)。此時，將上述之潔淨空氣之降流之一部分導入液體承接杯18內，自排氣路22排氣。以此氣流，基板W之周圍維持為潔淨氣體氛圍，且防止對基板W供給後自基板W飛散之處理流體(在此係DHF)，於處理室10內擴散。且上述之潔淨空氣之降流其他之一部分，朝液體承接杯18之半徑方向外側之區域流動，自排氣路24排出。以此氣流，防止處理流體之氛圍滯留於液體承接杯18之外側。

其次，基板W持續旋轉，同時停止對基板W供給DHF，自DIW供給用噴嘴14，對基板W之中心供給作為處理液(潤洗液)之DIW(純水)。藉此，自基板W上洗掉在基板W上殘存之DHF及反應產物(潤洗程序)。

其次，基板W持續旋轉，同時停止對基板W供給DIW，自IPA供給用噴嘴14，對基板W之中心噴吐作為處理液(乾燥促進液)之IPA(異丙醇)，其後使自該噴嘴對基板W上之IPA供給位置逐漸朝半徑方向外側移動。藉此，基板W上之DIW由IPA取代(IPA取代程序)。

其次，停止對基板W供給IPA，基板W持續旋轉，基板之旋轉速度增加更佳，同時使基板乾燥(乾燥程序)。

於上述之一連串之處理，在預先決定之時機，將自潔淨氣體供給機構30對處理室10內供給之潔淨氣體，自潔淨空氣切換為乾燥空氣。所謂「預先決定之時機」，係例如最遲至IPA乾燥，至少基板W之表面之一部分露出之時點止，基板W之周圍之氛圍為低濕度空氣氛圍之時機，具體而言，例如潤洗處理之結束瞬間。又，亦可於IPA取代程序之開始時點，基板W之周圍之氛圍為低濕度空氣氛圍之時機，進行上述之切換。

上述之潔淨氣體之切換時，持續使送風機34動作，直接將切換阻尼器40切換為第2狀態，並自低濕度氣體供給單元46開始供給乾燥空氣。藉此於處理室10內形成乾燥空氣之降流。乾燥空氣亦與前述之潔淨空氣相同，於處理室10及液體承接杯18內流動，自排氣路22、24排出。又，乾燥空氣昂貴，且IPA取代程序及乾燥程序中基板W附近相對較潔淨，故污染性氛圍之去除之必要性低。因此，通常，乾燥空氣較潔淨空氣係以低流量對處理室10內供給。且配合此潔淨氣體之流量變化，經由排氣路22、24之排氣之流量藉由未圖示之流量調整閥(例如蝶形閥)之開度調整使其減少。

將切換阻尼器40切換為第2狀態，藉此，於供給導管32內流動之空氣，無法流往供給導管32之較切換阻尼器40更下游側，通過回歸導管38，回到供給導管32之較送風機34更上游側之位置(參照箭頭R)。亦即，於以供給導管32之第1位置32a至第2位置32b之區間及回歸導管38構成之循環通道內循環流動。如此形成循環氣流，故供給導管32之較送風機34更上游側之區間之壓力大致維持於常壓，故幾乎無通過化學過濾器36流入供給導管32內之空氣。因此，相當程度地可延長化學過濾器36之壽命。且上述循環通道自外部隔離，故將切換阻尼器40自第2 狀態切換為第1狀態後，可馬上對處理室10供給已以化學過濾器36去除氨成分等分子狀污染物質之潔淨空氣。又，因形成循環氣流，供給導管32之第1位置32a附近之壓力不過度上昇。因此，即使切換阻尼器40構造簡易亦難以朝下游側洩漏，可防止較乾燥空氣高濕度之空氣自切換阻尼器40朝下游側洩漏而與乾燥空氣混合。

基板W上的IPA蒸發，乾燥程序結束後，即將切換阻尼器40切換為第1狀態，並停止自低濕度氣體供給單元46供給低濕度氣體。藉此再次於處理室10內形成潔淨空氣之降流。如前述，在對處理室10內供給低濕度氣體之期間，送風機34持續保持運轉，故形成穩定之循環氣流，將切換阻尼器40切換為第1狀態後，馬上自供給導管32之第2位置32b朝下游側送出空氣。因此，可呈切換阻尼器40切換後迅速於處理室10內形成潔淨空氣之降流之狀態，可馬上開始下一程序(此時，係下述之基板W之送出送入程序)。此狀態下，以未圖示之基板搬運臂自處理室10送出基板W，並將下一處理之基板W送入處理室內，以旋轉吸盤12固持之。以上，結束針對1片基板之一連串之處理。

其次，參照圖2，說明關於潔淨氣體供給機構30之位於接近化學過濾器36之一側之構成要素之適當之3維配置。又，以下之說明中，以前頭的英語字母相同之參照符號表示之點彼此，位在同一平面上。且以下之說明中，「直方體」、「長方形」等表示幾何學形狀之用語，不限定於嚴密地呈該形狀(「直方體」、「長方形」)之情形，亦包含大致呈該形狀之情形。

潔淨氣體供給機構30，包含以點A1、A2、A3、A4、C1、C2、C3、C4為頂點之直方體形狀之殼體30H。於此殼體30H內，配置以點A5、A2、A4、A6、B1、 B2、B3、B4為頂點之直方體形狀之化學過濾器36。以A5、A2、A4、A6為頂點之長方形之面係作為氣體導入口之化學過濾器36之入口面(相當於圖1之36a)，於對應此化學過濾器36之入口面之殼體30H之壁面，形成開口。且以點B1、B2、B3、B4為頂點之長方形之面係化學過濾器36之出口面(相當於圖1之36b)。上述入口面及出口面以外之化學過濾器36之面，係空氣無法通過之壁面。

於潔淨氣體供給機構30之殼體30H內，配置具有以點A7、A8、A9、A6、C5、C6、C7、C8(圖2中C8被遮蔽而看不見，故圖中不顯示C8之符號)為頂點之直方體形狀之機殼之送風機34。於送風機34之機殼之以點C5、C6、A7、A8為頂點之長方形之上表面，設有圓形之空氣導入口34a。於送風機34之機殼之以點C5、A7、C7、A9為頂點之長方形之側面，設有矩形之空氣吹出口34b。此等2面以外之送風機34之機殼之面，係空氣無法通過之壁面。於送風機34之機殼內，設有風扇34c。作為風扇34c使用多葉風扇、西洛哥風扇、渦輪風扇等，送風機34係為徑向流送風機。風扇34c以沿圖2之Z方向之旋轉軸線為中心旋轉，藉此自空氣導入口34a朝送風機34之機殼內導入空氣，此空氣自風扇34c朝半徑方向外流出，最終通過空氣吹出口34b自送風機34之機殼沿圖2中X方向噴出。

一般而言，徑向流送風機，相較於其他形式之送風機(例如軸流送風機、斜流送風機等)，相對於同一流量可獲得相對較高之風壓。因此，作為送風機34使用徑向流送風機，藉此，將切換阻尼器40自第2狀態切換為第1狀態時，可使對處理室10內流出之氣流之啟動更快。又，雖如上述宜使用徑向流送風機，但亦可使用其他形式之送風機。

且於潔淨氣體供給機構30之殼體30H內，設有具有以點C9、C10、C3、C11、A10、A11、A3、A12為頂點之直方體形狀之機殼之切換阻尼器40。於切換阻尼器40之機殼之以點C9、C10、A10、A11為頂點之長方形形狀之上表面，設有第1開口40a，於以點C9、A10、C3、A3為頂點之長方形形狀之側面，設有第2開口40b。切換阻尼器40，包含以大致相當於連結點C9、A10之線段之轉動軸線為中心旋轉之板狀之葉片(圖2中未圖示)。藉由切換阻尼器40之未圖示之葉片，上表面之第1開口40a關閉時(亦即切換阻尼器40之第1狀態)，空氣通過處於開放狀態之第2開口40b，朝處理室10流動，側面之第2開口40b關閉時(亦即切換阻尼器40之第2狀態)，空氣通過處於開放狀態之第1開口40a，回到送風機34之上游側(此時，係送風機34之空氣導入口34a之上方)之送風機上游空間(以點C1、C9、A10、A1、C12、A5、A8、C6形成之空間)。於潔淨氣體供給機構30之殼體30H內，設有以點C10、C5、A11、A7為頂點之長方形之分隔板。此分隔板之，位於切換阻尼器40及送風機34之上方之殼體30H內之送風機上游空間，相當於圖1中作為回歸通道之回歸導管38。且送風機上游空間連通後述之緩衝空間。

依此圖2所示之配置，在切換阻尼器40之側面之第2開口40b關閉之狀態下，使送風機34動作時，於潔淨氣體供給機構30之殼體30H內，產生自送風機34之側面之空氣吹出口34b流出，通過切換阻尼器40之第1開口40a，流往送風機34之空氣導入口34a，再次被導入送風機34內後，自空氣吹出口34b流出之循環氣流。

且如圖2所示，於殼體30H內，設有具有大致以化學過濾器36之出口面(以點B1、B2、B3、B4為頂點之長方形之面)為一底面，以自化學過濾器36之出口面噴出之空氣之方向為高度方向之柱體(依幾何學上之意義之柱體/在此係直方體)之形狀之緩衝空間(以點B1、B2、B3、B4、C12、C2、C4及被遮蔽而看不見之點C8為頂點之直方體之空間)。如依圖2明白可知，緩衝空間，承接自該過濾器之出口噴出之潔淨氣體，與沿與噴出之潔淨氣體之方向交叉之方向，緩衝空間之下游側之空間(本實施形態中係送風機上游空間)連通。且緩衝空間與其下游側之空間(本實施形態中係送風機上游空間)，僅以相當於該柱體之側面(本例中係此側面內以未因送風機34被遮蔽之點C12、B1、B5、C6為頂點之長方形之面)之部分連通。藉由設置如此之緩衝空間，即使於緩衝空間之下游側發生較小的壓力變動，該壓力變動亦因緩衝空間而被緩衝，壓力變動難以影響化學過濾器36。即使循環氣流之一部分朝化學過濾器36流動，此流動亦因緩衝空間而被緩衝。因此，即使在切換阻尼器40處於第2狀態時送風機34運轉，亦難以產生自化學過濾器36流入或流出之氣流。又，圖1中亦顯示此特徵，於化學過濾器36之出口面36b之正面設置由雙短劃虛線52包圍之緩衝空間。

再次參照圖1。如上述，為確實防止循環流流入化學過濾器36，亦可於供給導管32之較化學過濾器36更下游側，且較第2位置32b更上游側(例如圖1中以虛線之箱50顯示之位置)，設置作為可開合之遮斷機構之遮斷阻尼器。此時，如下動作即可：切換阻尼器40處於第1狀態時遮斷阻尼器呈開啟狀態，切換阻尼器40處於第2狀態時遮斷阻尼器呈關閉狀態。如此之切換亦可在控制器200之控制下進行。

又，構築組裝有複數台上述液體處理裝置之基板處理系統時，雖因系統佈局之關係，有時化學過濾器36與處理室10之間之通道距離於各液體處理裝置無法相同，但此時，亦可設定為：各處理室用潔淨氣體供給機構中切換阻尼器40及其上游側之構成(圖2中係以A1、A2、A3、A4、C1、C2、C3、C4為頂點之直方體部分之構成)相同，切換阻尼器40與處理室之間之通道距離於液體處理裝置間不同。切換阻尼器40及其上游側之構成相同，藉此，可消除在各液體處理裝置之潔淨氣體供給機構間過濾器壽命之差。

上述實施形態中，液體處理，雖係包含化學液清洗程序及附隨此之DIW潤洗程序及IPA取代程序之化學液清洗處理，但不限定於此，亦可係使用其他化學液之化學液清洗處理、或是蝕刻處理。且液體處理，亦可係於基板塗布光阻液之光阻膜形成處理，亦可係對曝光後之光阻膜供給顯影液之顯影處理。上述之潔淨氣體供給機構，可對進行上述之各種液體處理之處理室供給潔淨氣體。

上述實施形態中，切換阻尼器40處於第2狀態時對處理室10內供給之氣體(gas)，雖係相較於自無塵室內之空間經由化學過濾器36導入之空氣濕度低之氣體，但不限定於此，可係具有與經由化學過濾器36導入之空氣不同之性質之任意之氣體(gas)，亦可非潔淨氣體。上述構成，可廣泛適用於要求需切換將經由化學過濾器36導入之空氣對處理室供給之供給狀態，與不供給之非供給狀態之液體處理裝置中，自非供給狀態朝供給狀態切換時迅速啟動供給之情形。