TWI555111B - Substrate processing device - Google Patents

Description

基板處理裝置

本發明係關於一種基板處理裝置，其對有機EL顯示裝置用玻璃基板、液晶顯示裝置用玻璃基板、太陽電池用平板基板、電漿顯示器用玻璃基板、光罩用玻璃基板、光碟用基板、半導體晶圓等之基板的表面及背面供給處理液而進行基板處理。

例如，於作為基板之半導體晶圓上利用氫氟酸(HF)對表面進行蝕刻處理之基板處理裝置中，會因以下之目的對半導體晶圓之表背兩面供給氫氟酸，即、蝕刻半導體晶圓之表背兩面、或者、為了均勻地蝕刻半導體晶圓之表面而使半導體晶圓之溫度接近氫氟酸之溫度。並且，有採用以下之構成，即、對藉由氫氟酸進行蝕刻處理後之半導體晶圓之表背兩面供給純水而進行清洗處理，接著將加熱之純水供給於半導體晶圓之背面，使半導體晶圓之溫度上昇後，藉由使半導體晶圓高速旋轉，將附著於半導體晶圓之純水甩乾。此外，還採用一種構成，即、於朝半導體晶圓之表面供給加熱之純水時，藉由對半導體晶圓之表面供給異丙醇(IPA)等之有機溶劑，以提高甩乾時之半導體晶圓表面之乾燥性(參照專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2012-156561號公報

於此種基板處理裝置中，一般藉由旋轉卡盤保持半導體晶圓，且對被此旋轉卡盤所保持而旋轉之半導體晶圓的表面及背面供給氫氟酸等之處理液。此時，對於半導體晶圓之表面側，藉由選擇性地採用與複數種之處理液對應的複數個處理液供給噴嘴，可朝半導體晶圓之表面側供給複數種之處理液。然而，對於半導體晶圓之背面側，此種自由度卻很少。亦即，於對半導體晶圓之背面側供給複數種類之處理液之情況下，需要使用供複數種類之處理液流動之共用管道，且自此共用管道朝被旋轉卡盤所保持而旋轉之半導體晶圓之背面的旋轉中心供給複數種類之處理液。

又，於使用此種共用管道對半導體晶圓之背面供給被加熱之純水之情況下，共用管道之溫度上昇。並且，於連續地執行此種處理之情況下，由於共用管道之溫度因蓄熱而進一步上昇，因而對於經由共用管道供給於半導體晶圓之背面之處理液，共用管道之溫度之影響逐漸昇高。

一般而言，藉由氫氟酸進行之蝕刻率，具有對氫氟酸之溫度之依存性。因此，於供給於半導體晶圓背面之處理液之溫度變化之情況下，此蝕刻率也變化，變得於複數個半導體晶圓間無法進行均勻之蝕刻處理。

此外，與供給於表面之氫氟酸比較，於對著背面將高溫之處理液朝被旋轉卡盤所保持而旋轉之半導體晶圓的背面之旋轉中心供給之情況下，會於半導體晶圓之旋轉中心附近與端緣附近 產生溫度差。於產生有此種溫度差之情況下，產生對半導體晶圓之蝕刻之面內均勻性受損之問題。

又，為了解決此種問題，亦可考慮於氫氟酸處理前以純水對半導體晶圓進行清洗，但於採用此種構成之情況下，對回收氫氟酸且進行再利用會有困難，此外，還產生只有執行清洗步驟之部分之處理時間變長的問題。

本發明係為了解決上述課題而完成者，其目的在於提供一種基板處理裝置，其即使於利用共用管道對基板之背面供給處理液及溫水之情況下，仍可均勻地對基板進行處理。

第1發明係一種基板處理裝置，其具備有：表面處理液供給部，其將處理液供給至被旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面；共用管道，其用於將液體供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之背面的旋轉中心附近；背面處理液供給部，其將處理液供給至上述共用管道；及溫水供給部，其將溫水供給至上述共用管道，其特徵在於具備有：冷卻機構，其藉由將流體供給至上述共用管道之外周部，而對上述共用管道進行冷卻。

第2發明係在第1發明中，更進一步具備有有機溶劑供給部，該有機溶劑供給部係將有機溶劑供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面，上述溫水供給部係在上述有機溶劑供給部將有機溶劑供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面之時，將溫水供給至上述共用管道。

第3發明為在第2發明中，上述有機溶劑係為異丙醇。

第4發明係在第1發明中，具備有多通道閥，該多通 道閥係具有複數個流入流出口，上述共用管道係被連結至上述多通道閥之複數個流入流出口中的一個，並且上述背面處理液供給部係將處理液供給至上述多通道閥之複數個流入流出口中的一個，上述溫水供給部係將溫水供給至上述多通道閥之流入流出口中的一個。

第5發明係在第4發明中，具備有：開閉閥，其配置在上述多通道閥與上述共用管道之間；純水供給部，其將常溫之純水供給至上述多通道閥之流入流出口中的一個；及吸引部，其自上述多通道閥之流入流出口中的一個，對上述多通道閥之內部空間進行吸引。

第6發明係在第1至第5發明中任一項之發明中，上述冷卻機構係將冷卻水供給至上述共用管道之外周部。

第7發明為在第6發明中，上述冷卻機構係具備有將上述共用管道加以包圍之管狀構件，且將冷卻水供給至該管狀構件之內部。

第8發明係在第7發明中，具備有：惰性氣體供給手段，其在藉由將上述旋轉卡盤所保持之基板加以高速旋轉而對上述基板進行乾燥之時，將惰性氣體供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面，並且上述冷卻機構係在上述惰性氣體供給手段將惰性氣體供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面之期間，將冷卻水供給至上述共用管道之外周部。

第9發明為在第1發明中，上述處理液係為氫氟酸。

根據第1發明，藉由利用冷卻機構之作用將共用管道冷卻，可防止供給於基板背面之處理液的溫度上昇，而可均勻地處 理基板。

根據第2及第3發明，藉由有機溶劑與溫水之作用，可迅速地將基板乾燥。

根據第4發明，可利用多通道閥將處理液及溫水供給於共用管道。

根據第5發明，藉由於將開閉閥關閉之狀態下，自純水供給部朝多通道閥內供給常溫之純水，且藉由吸引部吸引多通道閥內之純水，可防止多通道閥之溫度上昇。

根據第6及第7發明，藉由冷卻水之作用，可迅速地將共用管道冷卻。

根據第8發明，於藉由惰性氣體促進基板之乾燥之期間，可將共用管道冷卻。

根據第9發明，於藉由氫氟酸進行之蝕刻處理時，可對基板均勻地進行蝕刻。

11‧‧‧旋轉卡盤

12‧‧‧卡止構件

13‧‧‧基部

20‧‧‧多通道閥

21、22、23、24、25‧‧‧管道

26‧‧‧冷卻水之供給配管

27‧‧‧倒吸部

28‧‧‧開閉閥

29‧‧‧共用管道

31‧‧‧管狀構件

32‧‧‧蓋構件

33‧‧‧開口部

39‧‧‧槽

41‧‧‧複合噴嘴

42‧‧‧噴嘴

43‧‧‧噴嘴

100‧‧‧半導體晶圓

圖1為本發明之基板處理裝置之概要圖。

圖2為顯示冷卻機構之概要圖。

圖3為說明對半導體晶圓100之處理步驟之表。

圖4為顯示半導體晶圓100之溫度變化之曲線圖。

以下，基於圖式對本發明之實施形態進行說明。圖1為本發明之基板處理裝置之概要圖。

此基板處理裝置係用以藉由氫氟酸對作為基板之半 導體晶圓100進行蝕刻處理者，其具備可旋轉地保持半導體晶圓100之旋轉卡盤11。於此旋轉卡盤11上面配置有用以保持半導體晶圓100之端緣的複數個卡止構件12。此旋轉卡盤11係藉由配置於基部13內之馬達之驅動，以朝鉛垂方向之中心軸為中心進行旋轉。此外，於旋轉卡盤11之外周部配置有未圖示之杯構件，該杯構件用以捕獲伴隨半導體晶圓100之旋轉而自半導體晶圓100飛散之液體。

此外，此基板處理裝置具備複合噴嘴41，該複合噴嘴41對保持在旋轉卡盤11而旋轉之半導體晶圓100之表面供給作為有機溶劑之異丙醇及作為惰性氣體之氮氣。此外，此基板處理裝置具備對保持在旋轉卡盤11而旋轉之半導體晶圓100之表面供給作為處理液之氫氟酸之噴嘴43、及供給作為清洗液之純水(DIW)之噴嘴42。其等複合噴嘴41、噴嘴42及噴嘴43係選擇性地配置於藉由旋轉卡盤11所保持而旋轉之半導體晶圓100之上方。又，作為複合噴嘴41係例如可使用日本專利第5308211號說明書所記載者。

此外，此基板處理裝置具備包括6個流入流出口之多通道閥20。此多通道閥20中之流入流出口之一個，係經由開閉閥28與共用管道29連接，該共用管道29係用以將液體供給於保持在旋轉卡盤11而旋轉之半導體晶圓100之背面的旋轉中心附近。此外，此多通道閥20之另一個流入流出口，係連接於與吸引多通道閥20之內部空間之倒吸部27連接之管道21、對多通道閥20供給常溫之純水之管道22、用以對多通道閥20供給作為溫水之被加熱之純水之管道23、用以對多通道閥20供給作為處理液之氫氟酸之 管道24、及於對多通道閥20進行預分配時用以排出純水之管道25。

又，此基板處理裝置係具備冷卻水之供給配管26，該供給配管26係構成冷卻機構，其藉由對共用管道29之外周部供給作為冷卻水之常溫的純水，而對共用管道29進行冷卻。

圖2為用以冷卻共用管道29之冷卻機構之概要圖。

此冷卻機構具備圍繞共用管道29之管狀構件31。管狀構件31之上端係藉由蓋構件32所蓋合，該蓋構件32具備連接於共用管道29之端緣之開口部33，其用以將液體供給於保持在旋轉卡盤11而旋轉之半導體晶圓100之背面的旋轉中心附近。管狀構件31係於旋轉卡盤11之中央部與旋轉卡盤11具有間隙而配置。因此，即使旋轉卡盤11旋轉，管狀構件31仍不旋轉，而於與半導體晶圓100之中央部背面對向之位置支持開口部33。並且，冷卻水之供給配管26係朝此管狀構件31之內部供給常溫之純水。供給於管狀構件31內部之常溫之純水，於供共用管道29之冷卻後，自管狀構件31之下端流出。自管狀構件31之下端流出之純水，自配置於下部之槽39朝裝置外排出。

其次，對此基板處理裝置之半導體晶圓100之蝕刻處理步驟進行說明。圖3為說明對半導體晶圓100之處理步驟之表。

首先，搬入半導體晶圓100，藉由旋轉卡盤11之卡止構件12進行保持。然後，使半導體晶圓100與旋轉卡盤11一起旋轉。於此狀態下，使噴嘴43移動至藉由旋轉卡盤11所保持而旋轉之半導體晶圓100之上部，自噴嘴43朝半導體晶圓100之表面吐出氫氟酸。此外，與此同步，自管道24對多通道閥20供給氫氟酸，並藉由將開閉閥28打開，自共用管道29對保持在旋轉卡盤11 而旋轉之半導體晶圓100之背面的旋轉中心附近供給氫氟酸。藉此，藉由半導體晶圓100之全面成為均勻之溫度分布，可均勻地進行表面之蝕刻處理。此外，藉由自表背面供給相同之氫氟酸，於配置於外周部之杯構件對半導體晶圓100捕獲氫氟酸。因此，氫氟酸中不會混入純水等之雜質，從而可進行回收。

接著，使噴嘴42移動至藉由旋轉卡盤11所保持而旋轉之半導體晶圓100之上部，自噴嘴42朝半導體晶圓100之表面吐出純水。此外，與此同步，藉由自管道22對多通道閥20供給純水，自共用管道29朝保持在旋轉卡盤11而旋轉之半導體晶圓100之背面的旋轉中心附近供給純水。藉此，半導體晶圓100之表背兩面藉由純水而被清洗處理。

接著，使複合噴嘴41移動至藉由旋轉卡盤11所保持而旋轉之半導體晶圓100之上部，自複合噴嘴41朝半導體晶圓100之表面吐出異丙醇。並且，與此同步，藉由自管道23對多通道閥20供給被加熱至攝氏75度左右之純水，自共用管道29朝保持在旋轉卡盤11而旋轉之半導體晶圓100之背面的旋轉中心附近供給被加熱之純水。藉此，半導體晶圓100之表面由高揮發性之異丙醇所覆蓋，並且，半導體晶圓100藉由被加熱至攝氏75度左右之溫水而昇溫。

接著，自複合噴嘴41朝半導體晶圓100之表面吐出氮氣，並使旋轉卡盤11高速旋轉，將半導體晶圓100甩乾。此時，半導體晶圓100之表面係由高揮發性之異丙醇所覆蓋，並且，半導體晶圓100本身因被加熱之純水之作用而昇溫，因而半導體晶圓100被迅速乾燥。此外，與此半導體晶圓100之乾燥步驟同步，將 多通道閥20與共用管道29冷卻。

對於多通道閥20，最初於關閉開閉閥28之狀態下，藉由倒吸部27之作用對多通道閥20之內部空間進行吸引，將殘留在多通道閥20之內部空間之被加熱的純水等排出(圖3之SB步驟)。接著，藉由自管道22對多通道閥20供給常溫之純水，將多通道閥20冷卻(圖3之DIW步驟)。並且，再次藉由倒吸部27之作用，對多通道閥20之內部空間進行吸引，將殘留在多通道閥20之內部空間之純水等排出(圖3之SB步驟)。藉此，完成多通道閥20之冷卻。

另一方面，與此多通道閥冷卻步驟同步，自冷卻水之供給配管26朝圍繞共用管道29之管狀構件31的內部供給常溫之純水。供給於管狀構件31之內部之常溫之純水，係供共用管道29之冷卻後，自管狀構件31之下端流出。藉此，將共用管道29冷卻。

藉由以上之步驟，若完成對一片之半導體晶圓100之蝕刻處理，則將半導體晶圓100搬出。然後，接著搬入下一半導體晶圓100，藉由氫氟酸對半導體晶圓100之表背兩面進行蝕刻處理。此時，多通道閥20及共用管道29藉由常溫之純水被冷卻。因此，供給於半導體晶圓100之背面之氫氟酸昇溫，從而可有效地防止半導體晶圓100被不均勻處理之情況。

圖4為顯示進行了一系列之蝕刻處理之情況下的半導體晶圓100之溫度變化之曲線圖。其中，圖4之縱軸顯示半導體晶圓100之溫度，橫軸顯示自開始一片半導體晶圓100之處理後之時間。

圖4中圓符號所示之曲線表示對第一片之半導體晶 圓100進行處理時之半導體晶圓100的溫度變化。此外，方塊符號所示之曲線表示雖執行上述多通道閥20之冷卻動作，但未執行共用管道29之冷卻動作的情況下之半導體晶圓100之溫度變化。又，三角符號所示之曲線表示執行上述多通道閥20之冷卻動作與共用管道29之冷卻動作時之半導體晶圓100之溫度變化。

如圖示，於執行多通道閥20之冷卻動作及共用管道29的冷卻動作時，藉由對共用管道29之蓄熱，可防止半導體晶圓100之溫度上昇。藉此，即使於對半導體晶圓100連續進行處理之情況下，仍可藉由共用管道29之蓄熱，有效地防止半導體晶圓100被不均勻處理之情況。

又，於上述實施形態中，藉由作為冷卻水之常溫之純水對共用管道29進行冷卻。這是為了保持裝置之清潔，但若可完全隔斷冷卻水之流通通道，也可將自來水等作為冷卻水使用。此外，不限於液體，也可藉由空氣等之流體對共用管道29進行冷卻。

此外，於上述實施形態中，將本發明應用於利用作為處理液之氫氟酸而對半導體晶圓100進行蝕刻處理之基板處理裝置，但也可將本發明應用於使用其他處理液之基板處理裝置。

11‧‧‧旋轉卡盤

12‧‧‧卡止構件

20‧‧‧多通道閥

26‧‧‧冷卻水之供給配管

28‧‧‧開閉閥

29‧‧‧共用管道

31‧‧‧管狀構件

32‧‧‧蓋構件

33‧‧‧開口部

39‧‧‧槽

100‧‧‧半導體晶圓

Claims (9)

1. 一種基板處理裝置，其具備有：表面處理液供給部，其將處理液供給至被旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面；共用管道，其用於將液體供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之背面的旋轉中心附近；背面處理液供給部，其藉由與上述共用管道連接而將處理液供給至上述共用管道內；及溫水供給部，其藉由與上述共用管道連接而將溫水供給至上述共用管道內，其特徵在於具備有：冷卻機構，其藉由將流體供給至上述共用管道之外周部，而對上述共用管道進行冷卻。
2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，更進一步具備有有機溶劑供給部，該有機溶劑供給部係將有機溶劑供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面，上述溫水供給部係在上述有機溶劑供給部將有機溶劑供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面之時，將溫水供給至上述共用管道。
3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，上述有機溶劑係為異丙醇。
4. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，具備有多通道閥，該多通道閥係具有複數個流入流出口，上述共用管道係被連結至上述多通道閥之複數個流入流出口中的一個，並且上述背面處理液供給部係將處理液供給至上述多通道閥之複數個流入流出口中的一個，上述溫水供給部係將溫水供給至上述多通道閥之流入流出口中的一個。
5. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，具備有：開閉閥，其配置在上述多通道閥與上述共用管道之間；純水供給部，其將常溫之純水供給至上述多通道閥之流入流出口中的一個；及吸引部，其自上述多通道閥之流入流出口中的一個，對上述多通道閥之內部空間進行吸引。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之基板處理裝置，其中，上述冷卻機構係將冷卻水供給至上述共用管道之外周部。
7. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，上述冷卻機構係具備有將上述共用管道加以包圍並且上端藉由蓋構件封閉阻止之管狀構件，將冷卻水供給至該管狀構件之內部，並且使被供應於上述共用管道之冷卻之冷卻水自上述管狀構件之下端流出。
8. 如申請專利範圍第7項之基板處理裝置，其中，具備有：惰性氣體供給手段，其在藉由將被上述旋轉卡盤所保持之基板加以高速旋轉而對上述基板進行乾燥之時，將惰性氣體供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面，並且上述冷卻機構係在上述惰性氣體供給手段將惰性氣體供給至被上述旋轉卡盤所保持且旋轉之基板之表面之期間，將冷卻水供給至上述共用管道之外周部。
9. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述處理液係為氫氟酸。