TWI644355B

TWI644355B - Substrate processing device

Info

Publication number: TWI644355B
Application number: TW105127076A
Authority: TW
Inventors: 東島治郎; 緒方信博
Original assignee: 日商東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-12-11
Also published as: JP6377030B2; TW201724238A; JP2017050387A; CN106486341B; CN106486341A; KR20170027295A; US9933702B2; US20170059996A1; KR102629525B1

Abstract

因應處理所需的吐出形態，而無吐出不良地吐出處理液。

實施形態之基板處理裝置，係具備有噴嘴與配管。噴嘴，係朝向基板吐出處理流體。配管，係朝噴嘴供給處理流體。又，配管，係具有從內側依序形成第1層、第2層及第3層的3層構造，噴嘴與第1層之前端及第3層之前端相接合，第1層之前端位於比第2層之前端更往未突出於處理流體之吐出方向的位置。

Description

基板處理裝置

所揭示之實施形態，係關於基板處理裝置。

半導體元件之製造工程，係以形成於基板上的光阻作為遮罩，進行蝕刻或離子注入等的處理。其後，不要的光阻，係從基板上被去除。

作為光阻之去除方法，係已知藉由對基板供給硫酸與過氧化氫水之混合液即SPM(Sulfuricacid Hydrogen Peroxide Mixture)的方式來去除光阻的SPM處理。SPM，係為了提高光阻之去除能力，在被加熱至高溫的狀態下，從噴嘴吐出至基板(例如，參閱專利文獻1)。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2013-207080號公報

然而，上述的以往技術，係對於無吐出不良地吐出處理液該點，仍有改善的空間。

具體而言，係在如習知技術般地使用高溫的處理液時，有受到處理液的熱所致之影響而在噴嘴產生例如熱變形，從而產生吐出位置或吐出狀態改變等的吐出不良之虞。又，在使用了高溫之處理液的處理中亦存在有多樣之處理液的吐出形態，故尋求可與此相對應之處理液的吐出構造。

另外，該課題，係所有包含氣體之處理流體中共同的課題。又，並不限於使用高溫之處理液的情形，而是因應處理所需之吐出形態而可能發生的課題。

實施形態之一態樣，係以提供一種可因應處理所需的吐出形態，而無吐出不良地吐出處理流體的基板處理裝置為目的。

實施形態之一態樣的基板處理裝置，係具備有噴嘴與配管。噴嘴，係朝向基板吐出處理流體。配管，係朝噴嘴供給處理流體。又，配管，係具有從內側依序形成第1層、第2層及第3層的3層構造，噴嘴與第1層之前端及第3層之前端相接合，第1層之前端位於比第2層之前端更往未突出於處理流體之吐出方向的位置。

根據實施形態之一態樣，係可因應處理所需的吐出形態，而無吐出不良地吐出處理流體。

1‧‧‧基板處理系統

2‧‧‧搬入搬出站

3‧‧‧處理站

4‧‧‧控制裝置

16‧‧‧處理單元

24‧‧‧噴嘴單元

25‧‧‧配管

26‧‧‧混合區域

27‧‧‧第1保持密封構件

28‧‧‧第2保持密封構件

29‧‧‧止轉銷

241‧‧‧噴嘴

241a‧‧‧噴嘴尖端

241b‧‧‧包圍構件

242‧‧‧噴嘴臂

243‧‧‧臂支撐部

249‧‧‧支撐構件

251‧‧‧第1層配管

251a‧‧‧前端

252‧‧‧第2層配管

253‧‧‧第3層配管

254‧‧‧SPM流路

CS‧‧‧密閉空間

MP‧‧‧混合位置

SP‧‧‧空間

W‧‧‧晶圓

〔圖1〕圖1，係表示實施形態之基板處理系統之概略構成的圖。

〔圖2〕圖2，係表示處理單元之構成的平面示意圖。

〔圖3A〕圖3A，係表示噴嘴單元之構成的略剖面圖。

〔圖3B〕圖3B，係圖3A所示之P1部的放大示意圖。

〔圖3C〕圖3C，係圖3A所示之P2部的放大示意圖。

以下，參閱添附圖面，詳細地說明本申請案所揭示之基板處理裝置的實施形態。另外，該發明並不受以下所示的實施形態所限定。

又，以下，係以處理流體為硫酸與過氧化氫水之混合液即SPM的情形為例，進行說明。

圖1，係表示本實施形態之基板處理系統之概略構成的圖。以下，係為了明確位置關係，而規定彼此正交的X軸、Y軸及Z軸，並將Z軸正方向設成為垂直向上方向。

如圖1所示，基板處理系統1，係具備有搬入搬出站2與處理站3。搬入搬出站2與處理站3，係鄰接設置。

搬入搬出站2，係具備有載體載置部11與搬送部12。在載體載置部11，係載置有複數個載體C，該載體C，係以水平狀態收容複數片基板，在本實施形態中為半導體晶圓(以下稱為晶圓W)。

搬送部12，係鄰接設置於載體載置部11，在內部具備有基板搬送裝置13與收授部14。基板搬送裝置13，係具備有保持晶圓W的晶圓保持機構。又，基板搬送裝置13，係可朝向水平方向及垂直方向移動及以垂直軸為中心旋轉，使用晶圓保持機構，在載體C與收授部14之間進行晶圓W之搬送。

處理站3，係鄰接設置於搬送部12。處理站3，係具備有搬送部15與複數個處理單元16。複數個處理單元16，係並排設置於搬送部15的兩側。

搬送部15，係在內部具備有基板搬送裝置17。基板搬送裝置17，係具備有保持晶圓W的晶圓保持機構。又，基板搬送裝置17，係可朝向水平方向及垂直方向移動及以垂直軸為中心旋轉，使用晶圓保持機構，在收授部14與處理單元16之間進行晶圓W之搬送。

處理單元16，係對藉由基板搬送裝置17所搬送的晶圓W進行預定的基板處理。

又，基板處理系統1，係具備有控制裝置4。控制裝置4，係例如電腦，具備有控制部18與記憶部19。在記憶部19，係儲存有控制在基板處理系統1所執行之各種處理的程式。控制部18，係藉由讀出並執行記憶於記憶部19之程式的方式，控制基板處理系統1的動作。

另外，該程式，係亦可為記錄於可藉由電腦讀取的記憶媒體者，且亦可為從該記憶媒體安裝於控制裝置4的記憶部19者。作為可藉由電腦讀取之記憶媒體，係有例如硬碟(HD)、軟碟片(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等。

如上述所構成的基板處理系統1，係首先，搬入搬出站2之基板搬送裝置13從載置於載體載置部11的載體C取出晶圓W，將所取出的晶圓W載置於收授部14。載置於收授部14的晶圓W，係藉由處理站3的基板搬送裝置17，從收授部14被取出，搬入至處理單元16。

搬入至處理單元16的晶圓W，係在藉由處理單元16予以處理後，藉由基板搬送裝置17，從處理單元16被搬出，載置於收授部14。而且，載置於收授部14之處理完畢的晶圓W，係藉由基板搬送裝置13返回到載體載置部11之載體C。

其次，參閱圖2，說明關於處理單元16的概略構成。圖2，係表示處理單元16之構成的平面示意圖。

如圖2所示，處理單元16，係在腔室21內具備有基板保持機構22、回收罩杯23及噴嘴單元24。

基板保持機構22，係水平地保持晶圓W，並且使所保持的晶圓W繞著垂直軸周圍旋轉。回收罩杯23，係配置成包圍基板保持機構22，接取因伴隨著旋轉之離心力而朝晶圓W之外方飛散的處理液並加以回收。

噴嘴單元24，係從晶圓W的上方朝向晶圓W供給處理液。該噴嘴單元24，係具備有：噴嘴241；噴嘴臂242，在前端部支撐噴嘴241；及臂支撐部243，可升降及可旋轉地支撐噴嘴臂242。

參閱圖3A，更具體地說明該噴嘴單元24的構成。圖3A，係表示噴嘴單元24之構成的略剖面圖。另外，圖3A，係形成為圖2所示之A-A’線略剖面圖。

如圖3A所示，噴嘴241，係具備有噴嘴尖端241a與包圍構件241b。噴嘴尖端241a，係具有吐出口241a1，將分別經由臂支撐部243及噴嘴臂242之內部所供給的SPM從吐出口241a1朝向晶圓W吐出。

另外，SPM，係在使用於例如光阻之去除時，以160℃前後的高溫，從噴嘴尖端241a吐出。作為噴嘴尖端241a的材料，係從對於SPM之耐藥液性或耐熱性等的觀點來看，可適當地使用熱可塑性樹脂例如PFA等。

包圍構件241b，係形成為上端部及下端部呈開口的中空錐體狀，例如如圖3A所示的傘狀，且以在該傘之內側包圍噴嘴尖端241a之前端部的方式，安裝於噴嘴尖端241a。包圍構件241b，係扮演防止從噴嘴尖端241a所吐出的SPM之飛散等的角色。

在此，參閱圖3A所示之P1部的放大示意圖即圖3B，說明關於形成於噴嘴臂242內且朝噴嘴241供給SPM之配管25的具體構成。

如圖3B所示，配管25，係具有由第1層配管251、第2層配管252、第3層配管253所構成的3層構造。第1層配管251，係配置於最內側且在內部形成有SPM流路254的配管。

如圖3B所示，該第1層配管251，係設置為其前端251a處於比其他第2層配管252及第3層配管253之前端更往相對於噴嘴241之內側的位置。該位置，係只要至少突出於比第2層配管252之前端更往液體的吐出方向側即可。又，噴嘴241與第1層配管之前端251a及第3層配管253之前端被接合，第2層配管252的前端，係插入至預先被設置於噴嘴241之圓形的溝中並加以固定。

藉此，作為比較例，與第1層配管251之前端251a突出於最外側而成為噴嘴尖端241a其本身的情況相比，可因應處理所需之處理液的吐出形態，更多樣地變更噴嘴尖端241a。而且，由於是使金屬構件即第2層配管252進入至噴嘴241中，因此，強度亦高。另外，由於包圍構件241b，係以覆蓋噴嘴241與第3層配管253之前端之接合位置的方式來加以接合，因此，可更增強強度。

又，如比較例般，若第1層配管251之前端251a為噴嘴尖端241a其本身者，則只要受到SPM的熱所致之影響而在第1層配管251產生熱變形等，其將直接導致來自噴嘴尖端241a的吐出不良。

但是，本實施形態，係第1層配管251之前端251a未突出(處於內側的位置)，藉此，由於前端251a與噴嘴尖端241a必須為各別個體，因此，可不易產生因SPM的熱而引起之如上述的吐出不良。

亦即，可因應處理所需的吐出形態，而無吐出不良且多樣地吐出處理液。

作為第1層配管251的材料，係與噴嘴尖端241a相同地，可適當地使用熱可塑性樹脂例如PFA等。

第2層配管252，係配置於第1層配管251之外側的金屬配管。作為第2層配管252的材料，係可適當地使用不銹鋼等。以該金屬配管即第2層配管252來覆蓋並固定第1層配管251的外裝，藉此，可提高配管25的強度，且可抑制第1層配管251的SPM所致之熱變形。

另外，在第1層配管251與第2層配管252之間，係形成空間SP為較佳。藉由該空間SP，由於可將從第1層配管251朝第2層配管252之熱傳導隔熱，因此，可有助於保持通過SPM流路254之SPM的溫度。

第3層配管253，係配置於第2層配管252之外側的配管。作為第3層配管253的材料，係與第1層配管251相同地，可適當地使用熱可塑性樹脂例如PFA等。

以該第3層配管253覆蓋第2層配管252的外裝，使其密合並固定，藉此，可不受SPM氛圍之腐蝕等而保護第2層配管252。

另外，第1層配管251之前端251a，係藉由例如焊接或熔接而固定於噴嘴尖端241a。又，第2層配管252之前端，係例如如圖3B所示，插入並固定於噴嘴尖端241a。又，第3層配管253之前端，係例如熔接固定於噴嘴尖端241a。

返回到圖3A的說明，接著說明關於縫隙242a。如圖3A所示，噴嘴臂242，係具備有縫隙242a。縫隙242a，係開口於第2層配管252，具有觀察孔的功能，該觀察孔，係用以確認流經第1層配管251之SPM流路254之SPM的狀態(有無泡沬的發生等)。

噴嘴臂242的基端部，係藉由臂支撐部243來支撐。臂支撐部243，係由可動部243a與固定部243b所構成。固定部243b，係形成為沿著垂直軸(在此，係Z軸)延伸的中空支柱狀，且固定設置於腔室21。

可動部243a，係在其上端部中支撐噴嘴臂242的基端部。在此，參閱圖3A所示之P2部的放大示意圖即圖3C，說明關於噴嘴臂242之基端部的支撐構造。

如圖3C所示，噴嘴臂242的基端部，係藉由設置於可動部243a之上端部的支撐構件249來支撐。具體而言，第3層配管253，係將其基端部例如熔接固定於支撐構件249。另外，作為支撐構件249的材料，係可使用熱可塑性樹脂例如PTFE等。

又，第2層配管252，係藉由止轉銷29，一面將其基端部抑制朝周方向之旋轉，一面加以固定，即便可動部243a進行旋轉或升降動作等，亦不會導致噴嘴臂242的位置偏移。

又，第1層配管251，係貫通支撐構件249而配設，在支撐構件249的後端部，藉由第1保持密封構件27保持於支撐構件249。

第1保持密封構件27，係例如O形環等，且為密封第1層配管251之周圍且沿著延伸方向可移動地保持第1層配管251的構件(參閱圖中之箭頭a3)。

藉由該第1保持密封構件27來保持，藉此，可一面容許第1層配管251的SPM所致之熱變形，一面保持第1層配管251。

返回到圖3A的說明，接著說明關於可動部243a。又，可動部243a，係形成為具有沿著固定部243b之中空部延伸的部位(以下，稱為「延伸部」)，並且設置為連接於驅動部244，可藉由驅動部244的驅動，沿著垂直軸，對於固定部243b進行升降，且可繞著垂直軸周圍旋轉(參閱圖中之箭頭a1，a2)。

另外，可動部243a亦形成中空構造，在其中空部，係配設有經由噴嘴臂242貫穿至噴嘴241的前述第1層配管251，且連接至混合區域26。

混合區域26，係以使SPM成為均勻之混合液的方式，將過氧化氫水與硫酸混合的區域，在可動部243a的延伸部內，設置為沿著垂直軸的線狀。

在混合區域26的混合位置MP，係分別連接有從過氧化氫水供給源246經由閥245之過氧化氫水的供給系統以及從硫酸供給源248經由閥247之硫酸的供給系統。

在此，過氧化氫水(H₂O₂)的供給系統與硫酸(H₂SO₄)的供給系統，係設成為在混合位置MP匯流。而且，所匯流之兩液體，係從混合位置MP朝混合區域26內上升。

混合區域26，係以成為均勻之混合液的方式，將在混合位置MP所混合的過氧化氫水與硫酸混合。

另外，混合位置MP，係如可防止過氧化氫水與硫酸的混合所致之劇沸等之自噴嘴241之前端隔著處理距離的位置為較佳。

又，配置有混合區域26之可動部243a的延伸部內，係成為密閉空間CS。密閉空間CS，係在可動部243a內，藉由保持第1層配管251的第2保持密封構件28而形成。

第2保持密封構件28，係密封第1層配管 251之周圍且沿著延伸方向可移動地保持第1層配管251的構件，與第1保持密封構件27相同地可使用例如O形環等。

如上述，本實施形態之基板處理系統1(相當於「基板處理裝置」之一例)，係具備有噴嘴241、噴嘴臂242及配管25。

噴嘴241，係朝向晶圓W(相當於「基板」之一例)吐出SPM(相當於「處理流體」之一例)。噴嘴臂242，係在前端部支撐噴嘴241。配管25，係在噴嘴臂242內，朝噴嘴241供給SPM。

又，配管25，係具有從內側依序形成第1層配管251(相當於「第1層」之一例)、第2層配管252(第2層」之一例)及第3層配管253(相當於「第3層」之一例)的3層構造，第1層配管251之前端251a位於比其他層之前端更往未突出於噴嘴241(內側)的位置。

因此，根據本實施形態之基板處理系統1，可無吐出不良且多樣地吐出高溫的SPM。

另外，上述的實施形態，雖係以處理流體為SPM的情形為例，但當然不限於SPM，亦可為其他液體。又，不限於液體，亦可為如N₂般的氣體。

又，上述之實施形態之噴嘴尖端241a的形狀，係當然不限於圖示者。亦可為例如省藥液處理等所使用之小流量用之小口徑噴嘴。又，亦可為呈預定角度的附有角度噴嘴等。

又，在上述的實施形態中，包圍構件241b雖係以底面為圓的中空圓錐體狀之情形為例進行了表示，但底面亦可為多角形的中空錐體狀。又，錐體的側面並非平面，亦可為曲面。又，亦可為未安裝有包圍構件241b的噴嘴241。如以上，不限於處理液的溫度，可因應流體之類別或噴嘴之形狀等這樣的處理所需的吐出形態，無吐出不良地吐出流體。

更進一步的效果或變形例，係可由具有該發明技術領域之通常知識者輕易進行導出。因此，本發明之更廣泛的態樣，係不限定於如以上所表示且記述之特定的詳細內容及代表性的實施形態者。因此，在不脫離藉由附加之申請專利範圍及其均等物所定義之所有發明的概念精神或範圍下，可進行各種變更。

Claims

一種基板處理裝置，其特徵係，具備有：噴嘴，朝向基板吐出處理流體；及配管，朝前述噴嘴供給處理流體，前述配管，係具有從內側依序形成第1層、第2層及第3層的3層構造，前述噴嘴與前述第1層之前端及前述第3層之前端相接合，前述第1層之前端位於比前述第2層之前端更往未突出於前述處理流體之吐出方向的位置，在前述第1層與前述第2層之間形成有空間。
如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，具備有：噴嘴臂，在可動部之前端部支撐前述噴嘴；及臂支撐部，在前述可動部之上端部支撐前述噴嘴臂的基端部，前述臂支撐部，係可移動地保持從前述噴嘴臂之基端部延伸而配設的前述第1層，並固定前述第2層。
如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，前述臂支撐部，係具有：支撐構件，密封從前述噴嘴臂之基端部延伸而配設的前述第1層之周圍，且可移動地保持前述第1層。
如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，具備有：混合區域，均勻地混合有複數個流體，前述臂支撐部，係具有形成為沿著垂直軸延伸之中空支柱狀的形狀，前述混合區域，係設置於支柱內。
如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，前述支撐構件，係藉由支撐前述第1層的保持密封構件，在前述臂支撐部之內部形成密閉空間，前述混合區域，係配置於前述密閉空間。
如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述噴嘴，係具備有：噴嘴尖端，具有前述處理流體的吐出口，前述第1層之前端，係焊接或熔接於前述噴嘴尖端。
如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述臂支撐部，係使前述第2層朝圓周方向的旋轉停止。
如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述第1層及前述第3層，係熱可塑性樹脂，前述第2層，係金屬。
如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，前述處理流體，係硫酸與過氧化氫水的混合液。