TWI652117B - 基板濕式處理裝置 - Google Patents

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蔡文平
劉茂林
李威震
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Abstract

一種基板濕式處理裝置用以對基板進行處理，其中基板包括上表面、下表面以及側緣。基板濕式處理裝置包括基座、旋轉單元、液體供給單元及第一環部。旋轉單元設置於基座，旋轉單元包括旋轉軸及固定件，固定件設置於旋轉軸，固定件固定基板。液體供給單元提供處理液至上表面。第一環部設置於基座且環繞旋轉單元且包括第一流體供應通道、第二流體供應通道、第三流體供應通道及第一環部上表面。第一流體供應通道、第二流體供應通道、第三流體供應通道分別提供第一流體、第二流體及第三流體至下表面，藉以防止處理液沿側緣流至下表面。

Description

基板濕式處理裝置
本發明係關於一種基板濕式處理裝置，特別關於一種具有至少一流體供應通道以防止處理液由晶圓上表面流至晶圓下表面的基板濕式處理裝置。
在半導體製程中，需要對基板之正面進行多道製程處理步驟，例如對晶圓的表面噴灑處理液(例如化學品或去離子水等)，以進行晶圓之蝕刻、清洗等濕式處理程序。然而，當製程處理過程中，處理液沿著晶圓的側緣流至晶圓背部時，晶圓背部即受到處理液的汙染，即便是透過晶圓背部清洗設備將清洗液噴至晶圓背部進行清洗，仍然無法完全移除處理液對晶圓所造成的汙染，而影響後續的晶圓製程作業。因此如何在晶圓進行濕式製程時，保護晶圓背部不受處理液汙染，是重要的課題，因此有必要提供一種新的基板濕式處理裝置，以解決現有技術之晶圓背部清洗設備無法有效預防處理液由晶圓上表面從晶圓側緣回流至晶圓背部，而造成晶圓汙染的問題。
本發明之主要目的係在提供一種具有至少一流體供應通道以防止處理液由晶圓上表面流至晶圓下表面的基板濕式處理裝置。
為達成上述之目的，本發明提供一種基板濕式處理裝置用以對基板進行處理，其中基板包括上表面、下表面以及側緣。基板濕式處理裝置包括基座、旋轉單元、液體供給單元以及第一環部。旋轉單元設置於基座，旋轉單元包括旋轉軸以及固定件，其中固定件設置於旋轉軸，固定件用於固定基板。液體供給單元用以提供處理液至上表面。第一環部設置於基座且環繞旋轉單元，第一環部包括第一流體供應通道、第二流體供應通道、第三流體供應通道以及第一環部上表面。第一流體供應通道、第二流體供應通道、第三流體供應通道由第一環部外圍至內圍依序排列，第一流體供應通道、第二流體供應通道、第三流體供應通道之其中之至少一流體供應通道包括複數噴孔，其中各噴孔係以環形排列於第一環部上表面，其中第一流體供應通道、第二流體供應通道、第三流體供應通道分別提供一第一流體、第二流體以及第三流體至下表面，藉以防止處理液沿側緣流至下表面。
為達成上述之目的，本發明另提供一種基板濕式處理裝置用以對基板進行處理，其中基板包括上表面、下表面以及側緣。基板濕式處理裝置包括基座、旋轉單元、液體供給單元以及第一環部。旋轉單元設置於基座，旋轉單元包括旋轉軸以及固定件，其中固定件設置於旋轉軸，固定件用於固定基板。液體供給單元用以提供處理液至上表面。第一環部設置於基座且環繞旋轉單元，第一環部包括第一流體供應通道以及第一環部上表面，其中第一流體供應通道包含複數噴孔，各噴孔係以環形排列於第一環部上表面，其中第一流體供應通道提供第一氣體至下表面，防止處理液沿側緣流至下表面。
藉由該些流體供應通道的設置，於進行濕式製程時，提供相對應的流體至晶圓下表面，可避免處理液由晶圓上表面經晶圓側緣流到晶圓下表面，使得晶圓下表面不受汙染，解決了現有技術晶圓下表面會受處理液汙染的問題。
為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。以下請一併參考圖1至圖7關於本發明之基板濕式處理裝置之第一實施例之剖面示意圖、一實施例之上視圖、另一實施例之上視圖、第一環部及第二環部之第一實施例、第二實施例、第三實施例以及第四實施例之局部剖面示意圖。
如圖1所示，基板濕式處理裝置1用以對基板90進行處理，其中基板90包括上表面91、下表面92以及側緣93。在本實施例中，基板濕式處理裝置1包括基座10、旋轉單元20、液體供給單元30以及第一環部40。旋轉單元20設置於基座10，旋轉單元20包括旋轉軸21以及固定件22，其中固定件22設置於旋轉軸21，固定件22用於固定基板90。液體供給單元30提供處理液31至上表面91。第一環部40設置於基座10且環繞旋轉單元20。在本實施例中，第一環部40包括第一流體供應通道41以及第一環部上表面44。如圖2所示，第一流體供應通道41包含複數噴孔411，各噴孔411係環形排列於第一環部上表面44，其中，第一流體供應通道41提供第一氣體至下表面92，藉由第一流體供應通道41噴發的第一氣體，防止處理液31沿側緣93流至下表面92，於此實施例，使用複數噴孔411，可藉此達到傳統噴環所無法達成之氣流強度。根據本發明之一具體實施例，第一氣體可以是氮氣(N2 )或空氣。
根據本發明之一具體實施例，第一環部40更包括第二流體供應通道42，設置於第一流體供應通道41的一側，根據本發明之一具體實施例，第二流體供應通道42設置於該第一環部40的最外圍，第二流體供應通道42提供一液體至下表面92以防止處理液31沿側緣93流至下表面92，例如為當處理液31接觸下表面92的一小部分時，即透過第二流體供應通道42提供之液體將處理液31噴除，或者將液體噴至側緣93至下表面92之間，使處理液31不接觸下表面92。根據本發明之另一具體實施例，第二流體供應通道42設置於第一流體供應通道41之內側，第二流體供應通道42提供一液體至下表面92以進行下表面92的清洗。根據本發明之一具體實施例，液體可以是化學液或水。
根據本發明之一具體實施例，第一環部40更包括第三流體供應通道43，設置於第一環部40的最內圍，第三流體供應通道43提供第二氣體至下表面92，藉由第三流體供應通道43噴發的第二氣體，防止處理液31或第二流體供應通道42提供之液體回流至旋轉單元20。根據本發明之一具體實施例，第二氣體可以是氮氣(N2 )或空氣。
請續參圖2，第一流體供應通道41、第二流體供應通道42、第三流體供應通道43皆有複數噴孔411、421、431，且第一流體供應通道41、第二流體供應通道42、第三流體供應通道43所對應的各個噴孔411、421、431係環形排列至第一環部上表面44，其中環形排列係以第一環部40的一圓心為中心而呈相同半徑且不同角度的位置排列。藉此第一流體供應通道41、第二流體供應通道42、第三流體供應通道43分別提供第一流體、第二流體以及第三流體至下表面92，藉以防止處理液31沿側緣93流至下表面92。在此須注意的是，本發明不以本實施例為限，第一流體供應通道41、第二流體供應通道42、第三流體供應通道43之其中只要至少一流體供應通道包括複數噴孔即可，其他流體供應通道具有開設於該第一環部上表面44之開口，其中開口可設置為噴孔或噴環，不以圖式或實施例所述為限。
如圖3所示，第一流體供應通道41以及第二流體供應通道42為複數噴孔411、421，其中噴孔411的數量係以基板90的直徑大小來決定，只要該些噴孔411於基板90的側緣93至下表面92之間噴出第一氣體而形成氣牆，以防止處理液31沿側緣93流至下表面92即可；噴孔421的數量為至少兩個以上且相對設置，噴孔421係於下表面92形成均勻的清洗液體即可。第一流體供應通道41以及第二流體供應通道42所對應的各個噴孔411、421係環形排列至第一環部上表面44，其中環形排列係以第一環部40的一圓心為中心而呈相同半徑且不同角度的位置排列。第三流體供應通道43為一噴環結構，於下表面92噴出第二氣體以防止處理液31或第二流體供應通道42提供之液體回流至旋轉單元20。
如圖1至圖4所示，基板90之下表面92與第一環部上表面44相距第一間距L1，其中第一間距L1介於0.1mm至6mm之間。根據本發明之一具體實施例，第一間距L1小於2mm。第一流體供應通道41具有開設於該第一環部上表面44之開口，以噴孔411為例，噴孔411與基板90之側緣93相距一第二間距L2，第二間距L2介於0.1mm至20mm之間，根據本發明之一具體實施例，第二間距L2小於10mm。此外，第一流體供應通道41提供之第一流體之方向與該第一環部上表面44呈一介於15°至50°的傾斜角度θ1 。根據本發明之一具體實施例，第一流體供應通道41提供之該第一流體之方向與該第一環部上表面44呈一小於30°的傾斜角度θ1 。限制第一間距L1、第二間距L2以及傾斜角度θ1 的用意在於，第一流體供應通道41提供之第一流體可防止處理液31沿側緣93流至下表面92的功效。以第一間距L1來說，若下表面92與第一環部上表面44間的距離太遠，該些流體供應通道所供應的氣體或液體傳送到下表面92時，壓力可能不足而無法達到清洗基板90或防止處理液31沿側緣93流至下表面92的功效。反之，若下表面92與第一環部上表面44間的距離太近，該些流體供應通道所供應的氣體或液體的所需的導流強度不同，而造成清洗基板90或防止處理液31沿側緣93流至下表面92的功效不佳。
於一實施例中，第一流體供應通道41、第二流體供應通道42、第三流體供應通道43之其中之至少一流體供應通道包括一環縫結構412。以第一流體供應通道41為例，環縫結構412用以將各該噴孔411連通，當第一流體供應通道41供應氣體時，由環縫結構412與各噴孔411噴出而形成氣牆，以防止處理液31沿側緣93流至下表面92，或回流至旋轉單元20，其中各噴孔411與環縫結構412噴出氣流強度不同，藉以綜合使用兩種氣流強度而形成氣牆。
如圖4所示，第一環部40包含導流件45，其係設置於第一環部上表面44。在本實施例中，導流件45設置於第二流體供應通道42之噴孔上方，設置導流件45能改變第二流體排出第一環部40時的方向。但本發明不以此為限，如圖1、圖4與圖7所示，導流件45可設置於第一流體供應通道41、第二流體供應通道42、第三流體供應通道43之其中之一的噴孔處，或者第一流體供應通道41、第二流體供應通道42、第三流體供應通道43的噴孔處皆設有導流件45亦可，以達到改變第一流體、第二流體以及第三流體排出第一環部40時的方向之目的。
如圖5所示，第一流體供應通道41具有噴孔411，其係開設於第一環部上表面44，第一環部40更包括側緣頂端46，噴孔411與側緣頂端46彼此相鄰。於本實施例中，第一環部40更包括一側壁47，該側壁47與該第一環部上表面44呈一大於90°的傾斜角度θ2 設置，藉此當第一流體供應通道41、第二流體供應通道42、第三流體供應通道43所供應的液體或處理液31噴至基板90的下表面92後，而從下表面92滴落或反彈的液體或處理液31直接沿著側壁47流出，不會堆積在側壁47。如圖6所示，與圖5之差異為第二流體供應通道42具有一開設於側壁47之開口，第二流體供應通道42供應液體至基板90的下表面92，防止該處理液沿該側緣流至該下表面，另外，當第二流體供應通道42停止供應液體時，殘留於第二流體供應通道42之開口的液體直接沿著側壁47流出，不會堆積在側壁47，由於其他結構與圖5相似，故不另行贅述。於本發明中，該些流體供應通道41、42、43的該些流體之供應管路可為相同管路或不同管路，不以圖式或實施例所述為限。
如圖7所示，本發明之基板濕式處理裝置1更包括一第二環部50，第二環部50得相對旋轉單元20旋轉，其中第二環部50包括一第二環部上表面51以及擋止件52，當處理液31由基板90的上表面91滴落至第二環部50的第二環部上表面51時，透過第二環部50的旋轉以加速處理液31往遠離第一環部40的方向噴出。擋止件52用以防止該第二環部上表面51的處理液31往旋轉單元20的方向回流。在本實施例中，擋止件52凹設於第二環部上表面51，藉以暫時儲存該處理液且防止該處理液回流。但本發明不以此為限，擋止件52亦可以凸設型態設置於第二環部上表面51，藉以阻擋處理液31回流。
根據本發明之一具體實施例，第一流體、第二流體以及第三流體分別為第一氣體、液體和第二氣體，其中第一氣體由第一流體供應通道41供應以防止處理液31沿側緣93流至下表面92，液體由第二流體供應通道42供應，液體噴洗下表面92，第二氣體由第三流體供應通道43供應，第二氣體用以防止處理液31或第二流體供應通道42供應之液體回流至旋轉單元20。根據本發明之一具體實施例，第一氣體與第二氣體可以是氮氣(N2 )，液體可以是化學液或水。
根據本發明之另一具體實施例，第一流體、第二流體以及第三流體分別為液體、第一氣體和第二氣體，其中液體由第一流體供應通道41供應以防止處理液31沿側緣93流至下表面92。第一氣體由第二流體供應通道42供應，第一氣體噴除處理液31或第一流體供應通道41供應之液體，第二氣體由第三流體供應通道43供應，第二氣體用以防止處理液31或第一流體供應通道41供應之液體回流至旋轉單元10。根據本發明之一具體實施例，第一氣體與第二氣體可以是氮氣(N2 )，液體可以是化學液或水。
根據本發明之另一具體實施例，基板濕式處理裝置1可依據製程控制該些流體供應通道，當基板濕式處理裝置1進行低轉速藥液製程時，旋轉單元10將基板90進行低轉速旋轉，液體供給單元30用以提供處理液31(例：此時處理液31可為藥液)至基板90之上表面91進行藥液處理，其中依據製程控制第一流體供應通道41供應第一氣體防止處理液31沿側緣93流至下表面92，第二流體供應通道42暫停供應該液體，避免液體和處理液31相互混和而形成廢液，影響處理液31的回收再利用。當基板濕式處理裝置1進行清洗製程時，液體供給單元30用以提供處理液31(例：此時處理液31可為水)至基板90之上表面91進行水清洗，其中依據製程控制第二流體供應通道42供應液體噴除沿側緣93流至下表面92之處理液31，第一流體供應通道41暫停供應第一氣體，避免液體被第一氣體擋住而無法有效的噴除處理液31。以第二流體供應通道42供應液體噴除流至下表面92之處理液31，將以液體和處理液31相互混和排出至廢液收集。
藉由本發明設置具有至少一流體供應通道以防止處理液由晶圓上表面流至晶圓下表面，其中藉由第一流體供應通道41、第二流體供應通道42、第三流體供應通道43設計，於進行濕式製程時，透過供應第一流體、第二流體以及第三流體至晶圓90之下表面92，可避免處理液31由晶圓90之上表面91經側緣93流到下表面92，使得下表面92不受汙染，解決了現有技術下表面92會受處理液汙染的問題。
需注意的是，上述僅為實施例，而非限制於實施例。譬如 此不脫離本發明基本架構者，皆應為本專利所主張之權利範圍，而應以專利申請範圍為準。
1‧‧‧基板濕式處理裝置
10‧‧‧基座
20‧‧‧旋轉單元
21‧‧‧旋轉軸
22‧‧‧固定件
30‧‧‧液體供給單元
31‧‧‧處理液
40‧‧‧第一環部
41‧‧‧第一流體供應通道
411、421、431‧‧‧噴孔
412‧‧‧環縫結構
42‧‧‧第二流體供應通道
43‧‧‧第三流體供應通道
44‧‧‧第一環部上表面
45‧‧‧導流件
46‧‧‧側緣頂端
47‧‧‧側壁
50‧‧‧第二環部
51‧‧‧第二環部上表面
52‧‧‧擋止件
90‧‧‧基板
91‧‧‧上表面
92‧‧‧下表面
93‧‧‧側緣
θ1、θ2‧‧‧傾斜角度
L1‧‧‧第一間距
L2‧‧‧第二間距
圖1係本發明之基板濕式處理裝置之第一實施例之剖面示意圖。 圖2係本發明之基板濕式處理裝置之一實施例之上視圖。 圖3係本發明之基板濕式處理裝置之另一實施例之上視圖。 圖4係本發明之第一環部及第二環部之第一實施例之局部剖面示意圖。 圖5係本發明之第一環部及第二環部之第二實施例之局部剖面示意圖。 圖6係本發明之第一環部及第二環部之第三實施例之局部剖面示意圖。 圖7係本發明之第一環部及第二環部之第四實施例之局部剖面示意圖。

Claims (22)

  1. 一種基板濕式處理裝置，用以對一基板進行處理，其中該基板包括一上表面、一下表面以及一側緣，該基板濕式處理裝置包括：一基座；一旋轉單元，設置於該基座，該旋轉單元包括一旋轉軸以及一固定件，其中該固定件設置於該旋轉軸，該固定件用於固定該基板；一液體供給單元，用以提供一處理液至該上表面；以及一第一環部，設置於該基座且環繞該旋轉單元，該第一環部包括一第一流體供應通道、一第二流體供應通道、一第三流體供應通道以及一第一環部上表面，其中該第一流體供應通道、該第二流體供應通道、該第三流體供應通道係由該第一環部外圍至內圍依序排列，該第一流體供應通道、該第二流體供應通道、該第三流體供應通道之其中至少一流體供應通道包括複數噴孔，該複數噴孔之各噴孔係以一環形排列於該第一環部上表面，其中該第一流體供應通道、該第二流體供應通道、該第三流體供應通道分別提供一第一流體、一第二流體以及一第三流體至該下表面，藉以防止該處理液沿該側緣流至該下表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板濕式處理裝置，該第一流體、該第二流體以及該第三流體分別為一第一氣體、一液體和一第二氣體，其中該第一氣體防止該處理液沿該側緣流至該下表面，該液體噴洗該下表面，該第二氣體防止該處理液或該液體回流至該旋轉單元。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之基板濕式處理裝置，該第一流體、該第二流體以及該第三流體分別為一液體、一第一氣體和一第二氣體，其中該液體防止該處理液沿該側緣流至該下表面，該第一氣體噴除該處理液或該液體，該第二氣體防止該處理液或該液體回流至該旋轉單元。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之基板濕式處理裝置，其中該第一環部更包括一導流件，該導流件係設置於該第一環部上表面，用以改變該第一流體通道、該第二流體通道以及該第三流體通道之其中至少一排出該第一環部時的方向。
  5. 一種基板濕式處理裝置，用以對一基板進行處理，其中該基板包括一上表面、一下表面以及一側緣，該基板濕式處理裝置包括：一基座；一旋轉單元，設置於該基座，該旋轉單元包括一旋轉軸以及一固定件，其中該固定件設置於該旋轉軸，該固定件用於固定該基板；一液體供給單元，用以提供一處理液至該上表面；以及一第一環部，設置於該基座且環繞該旋轉單元，該第一環部包括一第一流體供應通道以及一第一環部上表面，其中該第一流體供應通道包括複數噴孔，該複數噴孔之各噴孔係以一環形排列於該第一環部上表面，其中該第一流體供應通道提供一第一氣體至該下表面，防止該處理液沿該側緣流至該下表面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之基板濕式處理裝置，該第一環部更包括一第二流體供應通道，其係設置於該第一流體供應通道的一側，該第二流體供應通道提供一液體至該下表面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之基板濕式處理裝置，該第二流體供應通道設置於該第一環部的最外圍，該液體防止該處理液沿該側緣流至該下表面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之基板濕式處理裝置，該第一環部更包括一側壁，該側壁與該第一環部上表面呈一大於90°的傾斜角度設置，其中該第二流體供應通道具有一開設於該側壁之開口，供應該液體防止該處理液沿該側緣流至該下表面。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之基板濕式處理裝置，其中該第一環部更包括一導流件，該導流件係設置於該第一環部上表面，用以改變該第一流體通道以及該第二流體通道之其中至少一排出該第一環部時的方向。
  10. 如申請專利範圍第2項或第6項所述之基板濕式處理裝置，其中當進行一低轉速藥液製程時，該第一流體供應通道供應該第一氣體防止該處理液沿該側緣流至該下表面，該第二流體供應通道暫停供應該液體。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之基板濕式處理裝置，其中當進行一清洗製程時，該第二流體供應通道供應該液體噴除沿該側緣流至該下表面之該處理液，該第一流體供應通道暫停供應該第一氣體。
  12. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，其中該複數噴孔包括一環縫結構，用以連通各噴孔，當供應氣體時，由該環縫結構與各噴孔噴出而形成一氣牆。
  13. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，該固定件承載該基板，使該下表面與該第一環部上表面相距一第一間距，該第一間距介於0.1mm至6mm之間。
  14. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，該固定件承載該基板，使該下表面與該第一環部上表面相距一第一間距，該第一間距小於2mm。
  15. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，該第一流體供應通道具有一開設於該第一環部上表面之開口，該開口與該側緣相距一第二間距，該第二間距介於0.1mm至20mm之間。
  16. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，該第一流體供應通道具有一開設於該第一環部上表面之開口，該開口與該側緣相距一第二間距，該第二間距小於10mm。
  17. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，該第一流體供應通道具有一開設於該第一環部上表面之開口，該第一環部更包括一側緣頂端，該開口與該側緣頂端彼此相鄰。
  18. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，該第一流體供應通道提供之該第一流體之方向與該第一環部上表面呈一介於15°至50°的傾斜角度。
  19. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，該第一流體供應通道提供之該第一流體之方向與該第一環部上表面呈一小於30°的傾斜角度。
  20. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，該第一環部更包括一側壁，該側壁與該第一環部上表面呈一大於90°的傾斜角度設置。
  21. 如申請專利範圍第1項或第5項所述之基板濕式處理裝置，更包括一第二環部，其中該第二環部相對該旋轉單元旋轉。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之基板濕式處理裝置，該第二環部包括一第二環部上表面以及一擋止件，該擋止件設於該第二環部上表面，其中該擋止件用以防止該第二環部上表面的該處理液往該旋轉單元的方向回流。
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