TWI731940B - 晶圓狀物件之液體處理用設備 - Google Patents
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Abstract
晶圓狀物件之處理用設備包含旋轉卡盤,其配置以將預定直徑的晶圓狀物件固持於適當位置,其中晶圓狀物件的下表面係與該旋轉卡盤之上表面間隔一預定距離。處理組件係安裝於該旋轉卡盤之上表面之上方,且在晶圓狀物件安裝於該旋轉卡盤上時該處理組件位於該晶圓狀物件之下方。該處理組件平行於該上表面而徑向地自該旋轉卡盤的旋轉軸延伸至至少為該預定直徑之一半的距離。該旋轉卡盤包含向上突出的夾持插銷,其配置以將晶圓狀物件固持於適當位置,其中該夾持插銷未穿過該處理組件。
Description
本發明係關於晶圓狀物件之液體處理用的方法及設備。
液體處理包含濕式蝕刻及濕式清潔兩者,其中以處理液體來潤濕待處理之晶圓的表面區域,而該晶圓的一層藉此被移除或雜質藉此被帶走。用於液體處理之裝置係描述於美國專利第4903717號中。在此裝置中,可藉由對晶圓賦予旋轉運動來促進液體之散布。
在如此之裝置上所執行的製程其中多者需要有熱能施加於晶圓。共同持有之審查中的美國專利申請案第2013/0061873號描述如此的裝置,其中加熱組件係以靜止的方式安裝於中心柱上,旋轉卡盤繞該中心柱旋轉。藉由一系列夾持插銷將晶圓固持於此裝置上且位於加熱組件上方,該等夾持插銷自卡盤之周緣向上突出。因此,加熱組件必定會完全地設置於由插銷組件所劃定的中心區域內,該情況會限制加熱組件在晶圓之外部邊緣區域加熱晶圓的能力。
因此,在一態樣中,本發明係關於一種晶圓狀物件之處理用設備,其包含旋轉卡盤,該旋轉卡盤係配置以將預定直徑的晶圓狀物件固持於適當位置,其中該晶圓狀物件之下表面係與該旋轉卡盤之上表面間隔一預定距離。處理組件係安裝於該旋轉卡盤之上表面之上方,且在晶圓狀物件安裝於該旋轉卡盤上時該處理組件位於該晶圓狀物件之下方。該處理組件平行於該上表面而徑向地自該旋轉卡盤的旋轉軸延伸至至少為該預定直徑之一半的距離。該旋轉卡盤包含向上突出的夾持插銷,該夾持插銷係配置以將晶圓狀物件固持於適當位置,其中該等夾持插銷未穿過該處理組件。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該處理組件係相對於該旋轉卡盤之旋轉而靜止。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該旋轉卡盤包含靜止的中心柱及卡盤體部,該卡盤體部係可旋轉地安裝於靜止的該中心柱上。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該處理組件係牢固地固緊至靜止的該中心柱之上端。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該等夾持插銷係安裝以相對於該旋轉卡盤而繞各自的垂直軸進行樞轉移動,該等垂直軸其中至少一者貫穿該處理組件。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該等夾持插銷各自包含位於該處理組件之下方的下部分、設置於該處理組件之徑向外側的中間部分、及包含位於該處理組件上方之夾持端的上部分。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該等夾持插銷其中各者係安裝以相對於該旋轉卡盤而繞各自的垂直軸進行樞轉移動,該垂直軸通過該夾持插銷的該上部分及該下部分,但未通過該中間部分。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該等夾持插銷其中各者係配置以在閉合位置與開放位置之間進行樞轉移動,其中在該閉合位置中,該夾持端佔據徑向最內部位置而該中間部分佔據徑向最外部位置,其中在該開放位置中,該夾持端佔據徑向最外部位置而該中間部分佔據徑向最內部位置。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該處理組件之周緣區域係位於該夾持插銷的該上部分與該下部分之間,且其中該處理組件的外部周緣被定向為平行於該中間部分。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該處理組件平行於該上表面而延伸大於或等於該預定直徑的距離。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該處理組件係為加熱器。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該加熱器包含LED加熱元件。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該加熱器包含一或更多紅外線加熱元件。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,該中心柱包含與該處理組件之內部連通的至少一導管。
依據本發明,在該設備之較佳實施例中,環齒輪係與所有該等夾持插銷相嚙合,以使該旋轉卡盤與該環齒輪間的相對旋轉使該夾持插銷繞其各別的垂直軸共同樞轉。
在另一態樣中,本發明係關於一種用於晶圓狀物件之處理用設備中的夾持插銷,該夾持插銷包含下部分及上部分,其彼此互相分隔開且沿共同的軸而延伸。中間部分使該下部分及該上部分互連,該中間部分係平行於該共同的軸且偏離該共同的軸。該上部分包含夾持端,其配置以接觸及固定晶圓狀物件的周圍邊緣。
依據本發明,在該夾持插銷之較佳實施例中,該下部分包含齒輪,其與該上部分及該下部分共軸而安裝。
依據本發明,在該夾持插銷之較佳實施例中,相對於該共同的軸而偏心地設置該夾持端。
依據本發明,在該夾持插銷之較佳實施例中,該夾持端及該中間部分係相對於彼此及該共同的軸而設置,以使該夾持插銷繞該共同的軸之旋轉運動使該夾持端及該中間部分在垂直於該共同的軸之相反方向上移動。
A:旋轉軸/軸
W:晶圓
1:旋轉卡盤/卡盤
2:加熱組件/處理單元
10-1~10-6:夾持插銷
12:垂直部分/偏離部分
13:上水平部分
14:夾持部分/夾持元件
15:下水平部分
16:環齒輪
17:下部分
18:基部/齒輪/齒輪基部
20:固定柱
21:板體
22:導管
23:LED加熱元件/LED元件
24:導管
25:導管
26:排放孔口
30:上液體分配器
42:空心軸馬達
44:固定框架
在閱讀下列本發明之「實施方式」並參照隨附圖式之後,本發明之其他目的、特徵、及優點將更顯明白。其中:圖1依據本發明之第一實施例,係為卡盤的上平面視圖;圖2係為通過圖1中所描繪之卡盤並沿圖1之線II-II所取的局部軸向剖面圖,其中晶圓放置於適當位置上,如以虛線所指示;圖3依據本發明之實施例,顯示夾持插銷;圖4係為當夾持插銷未嚙合晶圓時,圖1中所標示之細部IV的放大圖;及
圖5係為當夾持插銷嚙合晶圓時,圖1中所標示之細部V的放大圖。
現參照圖式,圖1及圖2描繪旋轉卡盤1,其以預定方向將晶圓W支撐在其上,該方向較佳使主要表面水平放置或在水平面之±20°以內。旋轉卡盤1可例如為依據白努利定律來操作的卡盤,如例如在美國專利第4903717號中所描述。
卡盤1包含一系列夾持插銷,在此實施例中,該等夾持插銷的數量為6,標定為10-1至10-6。夾持插銷10-1至10-6防止晶圓側向滑出該卡盤。在此實施例中,夾持插銷10-1至10-6的上部分亦針對晶圓W提供下方支撐,而因此該卡盤不需要依據白努利定律來操作且不需要調整以在晶圓下方提供氣墊。尤其,各夾持插銷包含最上部的夾持部分14,其自插銷體大致上沿相對於整體夾持插銷之旋轉軸A而偏離的軸而垂直地延伸。上部夾持部分更各自包含側向凹部或切口部,其設計以容納晶圓的周圍邊緣。
雖然圖中未顯示,但旋轉卡盤可被製程腔室所包圍,該製程腔室可為多層次的製程腔室,如共同持有之美國專利第7837803號(對應WO 2004/084278)中所描述。藉由相對於靜止的周圍腔室而軸向移動卡盤或藉由相對於軸向靜止的卡盤而軸向移動周圍腔室,可使旋轉卡盤定位於所選定之層次,如關於美國專利第6536454號之圖4所描述。
卡盤1更包含加熱組件2,其用於加熱安裝於卡盤上的晶圓之下側。加熱組件2係與包含噴嘴頭的固定柱20整合,該噴嘴頭將流體供應至晶圓W之面向下的側。
加熱組件2包括外罩,該外罩包含複數LED加熱元件23,其較佳排列成二維陣列,該二維陣列與晶圓W之面向下的表面共同延伸。應注意,卡盤1係設計以固持單一標準直徑的晶圓,例如300mm或450mm直徑的晶圓。
固定柱20包含導管22及導管24,導管22係用於將冷卻液體供應至加熱組件之外罩的內部,而導管24係用於將氣體(例如氮氣)供應至晶圓W的下側。導管24因此連接至導管25,導管25橫越加熱組件2且包含排放孔口26,排放孔口26於加熱組件2之上表面上打開。
如圖2中可見,加熱組件2之外罩徑向向外延伸超出晶圓W之周圍邊緣,對於美國專利申請案第2013/0061873號中所描述之裝置而言,無法達成該情況。由於夾持插銷10-1至10-6的特別外形所致,本發明可達成該情況。
特別地,各夾持插銷具有曲柄的整體外形,如圖2及圖3中可見,如此一來插銷相對於卡盤1的體部而繞軸A樞轉,但插銷包含中間的垂直部分12,垂直部分12平行於軸A且偏離於軸A。如圖3中所示,夾持插銷各自具有基部18,其為齒輪,該齒輪嚙合共同環齒輪16,亦即,環齒輪16係與夾持插銷10-1至10-6全部的齒輪18呈連續嚙合。各夾持插銷係經由通過卡盤體部的下部分17而軸頸連接(journaled)以相對於卡盤1旋轉。
齒輪基部18及共同環齒輪16的結構及運作可例如描述於美國專利第4903717號中的情況。然而,在卡盤1之上表面的上方,夾持插銷10-1至10-6的新穎外形使得加熱組件2能被設定尺寸,而使其能位於晶圓W的整體直徑之下。
尤其,偏離部分12與各夾持插銷的下水平部分15及上水平部分13互連。夾持元件14自夾持插銷向上突出,且相對於夾持插銷之旋轉軸A而偏心。
因此,當夾持插銷10-1至10-6共同繞其各自的軸A樞轉(此情況會在共同環齒輪相對於卡盤1旋轉有限角度範圍時發生),則夾持部分將會被徑向向
外移動至其鬆開晶圓W的位置,或者徑向向內移動至其嚙合晶圓W之周圍邊緣的位置。
例如,圖4的細節顯示下列情況:夾持插銷10-1至10-6其中各者的夾持部分14已被徑向向外移動至晶圓W未嚙合的位置,以載入晶圓W及將晶圓W自設備卸載。在圖5的細節中,已使夾持插銷自圖4中所示的位置以逆時針方向繞其軸A旋轉,此情況會使夾持部分14徑向向內移動並嚙合晶圓W的周圍邊緣。
參照圖2,應察知,憑藉夾持插銷的曲柄外形,圖4及圖5中所示的位置間的此移動會在夾持插銷10-1至10-6未接觸加熱組件2的情況下發生。儘管如此,在此實施例中,夾持插銷10-1至10-6其中各者的旋轉軸A通過加熱組件2。
加熱組件2與固定柱20整合,固定柱20形成此實施例的分配組件。如圖2中詳加顯示,分配組件包含非旋轉(固定)柱20,其噴嘴25穿過加熱組件的外罩。圖2亦顯示,加熱組件2係以懸臂方式安裝,以使其與上方的晶圓W以及卡盤1之旋轉上表面兩者相隔開。
旋轉卡盤1係安裝至空心軸馬達42的轉子(示意性地顯示於圖2中),且固定柱20穿過旋轉卡盤1的中心開口。空心軸馬達42的定子係安裝至安裝板,該安裝板接著係安裝至設備之固定框架44,固定柱20亦安裝至固定框架44。
上液體分配器30自上方供應處理液體,且可結合複數不同的液體分配噴嘴以分配各種各樣不同的處理液體,如例如共同持有之美國專利第7891314號(對應WO 2006/008236)中所描述。上液體分配器30較佳為可針對晶圓W徑向移動,以在晶圓W於旋轉卡盤上旋轉時有助於將處理液體散布遍及晶圓W的整個面向上之表面。
加熱組件2的外罩被板體21所覆蓋,板體21之材料對由LED元件23所產生的輻射具有高通透性(亦即,高穿透性)。板體21較佳由石英玻璃所形
成。板體21較佳與加熱組件2的外罩形成液密密封件,以將製程液體(例如熱異丙醇)排除於該外罩之外,否則其在該外罩處可能會接觸LED元件23。
應察知,替代地,加熱組件2可為期望達成晶圓W的完全覆蓋之不同類型的處理單元。亦應察知,由於處理單元2為靜止的,且因而只要處理單元2在晶圓W的至少一周圍區域中延伸至晶圓W的外部邊緣,當卡盤1旋轉時,晶圓W之整個面向下的表面將受到處理單元2處理,因此處理單元或加熱組件2不須在晶圓W的整個圓周上徑向向外延伸至晶圓W的邊緣或超出晶圓W的邊緣。
上述設備及新穎夾持插銷結構的顯著優勢係為,其容許LED加熱器用於開放的旋轉卡盤站(亦即,未維持在密封之製程腔室中的旋轉卡盤站)中。
上述設備及新穎夾持插銷結構的進一步顯著優勢係為,其容許現行卡盤(例如描述於US 2013/0061873中的該者)藉由僅替換加熱組件及夾持插銷來改裝,而不需替換或修改旋轉卡盤1或夾持插銷之驅動系統(包含環齒輪16)。固定柱20可相當輕易地調整而與本說明書中所述的加熱組件或其他處理單元2一起使用,例如藉由將穿過固定柱20內部的電力及控制線路提供至LED加熱元件。
儘管本發明係結合其數個較佳實施例來加以描述,然而應瞭解,該等實施例僅供說明本發明,且不應作為限制由隨附申請專利範圍的真實範圍及精神所賦予之保護範圍的藉口。
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧旋轉卡盤/卡盤
2‧‧‧加熱組件/處理單元
10-1~10-6‧‧‧夾持插銷
25‧‧‧導管
26‧‧‧排放孔口
Claims (9)
- 一種晶圓狀物件之處理用設備,其包含:旋轉卡盤,其配置以將預定直徑的晶圓狀物件固持於適當位置,其中該晶圓狀物件之下表面係與該旋轉卡盤之上表面間隔一預定距離;及處理組件,其安裝於該旋轉卡盤之上表面之上方,且在晶圓狀物件安裝於該旋轉卡盤上時該處理組件位於該晶圓狀物件之下方,該處理組件包含複數LED加熱元件,其中該複數LED加熱元件係排列成二維陣列,其中該處理組件係相對於該旋轉卡盤之旋轉而靜止,其中該處理組件為包圍該複數LED加熱元件之外罩的一部分,並且該旋轉卡盤包含向上突出的夾持插銷,其配置以將晶圓狀物件固持於適當位置,其中該等夾持插銷未穿過該處理組件。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓狀物件之處理用設備,其中該旋轉卡盤包含靜止的中心柱及一卡盤體部,該卡盤體部係可旋轉地安裝於靜止的該中心柱上。
- 如申請專利範圍第2項之晶圓狀物件之處理用設備,其中該處理組件係牢固地固緊至靜止的該中心柱之上端。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓狀物件之處理用設備,其中該等夾持插銷係安裝以相對於該旋轉卡盤而繞各自的垂直軸進行樞轉移動,該等垂直軸其中至少一者貫穿該處理組件。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓狀物件之處理用設備,其中該處理組件為一加熱器。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓狀物件之處理用設備,其中該外罩被一板體所覆蓋,該板體包含一通透材料,且該通透材料為石英。
- 如申請專利範圍第4項之晶圓狀物件之處理用設備,更包含:環齒輪,其與所有該等夾持插銷相嚙合,以使該旋轉卡盤與該環齒輪間的相對旋轉使該等夾持插銷繞其各別的垂直軸而樞轉。
- 如申請專利範圍第2項之晶圓狀物件之處理用設備,其中靜止的該中心柱包含與該處理組件之內部連通的至少一導管。
- 一種晶圓狀物件之處理用設備,其包含:旋轉卡盤,其配置以將預定直徑的晶圓狀物件固持於適當位置,其中該晶圓狀物件之下表面係與該旋轉卡盤之上表面間隔一預定距離;及處理組件,其安裝於該旋轉卡盤之上表面之上方,且在晶圓狀物件安裝於該旋轉卡盤上時該處理組件位於該晶圓狀物件之下方,該處理組件包含複數LED加熱元件,其中該複數LED加熱元件係排列成二維陣列,其中該處理組件係相對於該旋轉卡盤之旋轉而靜止,其中該處理組件為包圍該複數LED加熱元件之外罩的一部分,該旋轉卡盤包含靜止的中心柱及一卡盤體部,該卡盤體部係可旋轉地安裝於靜止的該中心柱上,且靜止的該中心柱包含與該處理組件之內部連通的至少一導管。
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