TW202141576A - 清洗用治具及清洗方法、塗布裝置 - Google Patents

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柴崎健太
稲田博一
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Abstract

本發明之課題係在清洗旋轉塗布裝置之容器內時，比以往於高度方向清洗更大之範圍。 本發明係一種圓盤狀清洗用治具，其在將處理液供應至配置於容器內之旋轉保持裝置所保持的基板上，藉該基板之旋轉，於該基板上形成該處理液之膜的旋轉塗布裝置中，用於該容器內之清洗，周緣頂部及周緣底部於該清洗用治具之周緣部，遍及全周而形成；於該周緣頂部與該周緣底部之間遍及全周形成噴吐口；在該周緣底部，通往該噴吐口之孔在周向隔著間隔形成複數個；該周緣頂部之底面朝外周上方傾斜。

Description

清洗用治具及清洗方法、塗布裝置
本揭示係有關於清洗用治具及清洗方法。
於專利文獻1揭示有一種清洗用治具，其在將處理液滴下至可旋轉地保持於容器內之基板上，藉該基板之旋轉，將該處理液之膜塗布於該基板上之旋轉塗布裝置中，可用於該容器之清洗，並具有形成為在該旋轉塗布裝置旋轉之際，保持供應至背面而以旋轉導引之溶劑，使其可飛散至該容器內的外周面。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］日本專利公開公報2010-16315號
［發明欲解決之課題］
本揭示之技術在清洗旋轉塗布裝置之容器內時，比以往於高度方向清洗更大之範圍。 ［解決課題之手段］
本揭示之一態樣係圓盤狀清洗用治具，其在將處理液供應至配置於容器內之旋轉保持裝置所保持的基板上，藉該基板之旋轉，於該基板上形成該處理液之膜的旋轉塗布裝置中，用於該容器內之清洗，周緣頂部及周緣底部於該清洗用治具之周緣部，遍及全周而形成；噴吐口於該周緣頂部與該周緣底部之間，遍及全周而形成；在該周緣底部，通往該噴吐口之孔在周向隔著間隔形成複數個；該周緣頂部之底面朝外周上方傾斜。 ［發明之效果］
根據本揭示，在清洗旋轉塗布裝置之容器內時，可比以往於高度方向清洗更大之範圍。
［用以實施發明之形態］
在半導體元件之製造程序中，進行對基板、例如半導體晶圓(以下有稱為「晶圓」之情形。)，以旋轉塗布塗布抗蝕液等塗布液之技術。此種旋轉塗布藉從以旋轉吸盤保持之晶圓的上方供應塗布液，使該晶圓旋轉而進行。此時，由於塗布液從晶圓之頂面飛散至周圍，故用以承接飛散之塗布液的容器配置成包圍晶圓。
又，飛散至容器內而附著於容器內壁之塗布液定期清洗。關於此點，根據記載於專利文獻1之技術，保持被供應至背面並以旋轉導引之溶劑，使其飛散至該容器內，將來自背面清洗用噴嘴之清洗液直接利用，以一般對晶圓之旋轉塗布的要領，可清洗容器內壁。
附帶一提，就例如抗蝕液而言，從近年耐蝕刻性之觀點，有採用膜厚為10μm左右這樣厚的程序之情形。此時，使用之抗蝕液使用例如50～600cP之高黏度抗蝕液。此種高黏度抗蝕液因抗蝕液中之固體含有量比以往之低黏度抗蝕劑多，故旋轉塗布之際，比起以往，有飛散至容器之上方而附著的情形。
此點，在習知技術，可清洗之高度方向的範圍幾乎為水平方向，可在更高之方向進行大範圍之清洗的技術受到期待。是故，本揭示比起以往，可在容器內之高度方向清洗更大之範圍。
以下，就本實施形態之清洗用治具，一面參照圖式，一面說明。此外，在本說明書中，在具有實質上相同之功能結構的要件，藉附上同一符號而省略重複說明。
＜旋轉塗布裝置＞ 首先，就使用實施形態之清洗用治具來清洗容器的旋轉塗布裝置之結構作說明。如圖1所示，旋轉塗布裝置1具有例如長方體之殼體2，於此殼體2內收容有容器3。容器3具有外杯10及內杯20。
於外杯10內設有塗布處理時將基板亦即晶圓及後述清洗用治具50保持成水平之旋轉吸盤4。旋轉吸盤4透過軸部5，藉具有馬達等之驅動裝置6可旋轉且可上下移動(Z方向)。旋轉吸盤4構成旋轉保持裝置。於殼體2內設有對保持於旋轉吸盤4上之晶圓供應塗布液的塗布噴嘴7。如圖1所示，塗布噴嘴7可在待機位置(以實線顯示)與供應位置(以虛線顯示)之間於圖中之Y方向移動。又，於殼體1之頂板部分設有用以將潔淨空氣供應至容器3之過濾裝置等潔淨空氣供應部8。藉潔淨空氣供應部8，形成潔淨空氣之降流。
另一方面，於旋轉吸盤4之底面側設有一個以上之朝保持於旋轉吸盤4之基板及清洗用治具50之背面，從中心往外側方向斜上方供應清洗液之清洗噴嘴31。在圖示之例中，設有二個清洗噴嘴31。此等清洗噴嘴31支撐於基台部32。從溶劑供應部33將清洗液、例如以塗布噴嘴7供應之塗布液、例如抗蝕液之溶劑供應至清洗噴嘴31。
外杯10頂面開口成圓形，具有包圍保持於旋轉吸盤4之基板及清洗用治具50之形態。於外杯10之頂部設有圓筒狀塊體11，從此塊體11往下方連續設有斜面部12、外周圓筒部13。塊體11具有防止外杯10內之霧氣噴出至外側且將降流適當地導引至外杯10內之功能。
另一方面，如圖1所示，內杯20具有內側斜面部21及外側斜面部22。內側斜面部21將飛散至保持於旋轉吸盤4之清洗用治具50及基板之底面側的塗布液、溶劑等朝設於基台部32之排液口34排出。外側斜面部22經由接續其之垂下壁23與外周圓筒部13之間的空間，將此等塗布液、溶劑等與以外杯10承接之塗布液、溶劑等一同從設於外周圓筒部13之底部的排液口14排出。又，蒸氣或霧氣等如圖1中之箭號所示，經過垂下壁23與外周圓筒部13之間的空間，從排氣部24排放。
旋轉塗布裝置1如以上構成，以圖1所示之控制部100控制各種動作。控制部100係例如具有CPU及記憶體等之電腦，具有程式儲存部(圖中未示)。於程式儲存部儲存有進行旋轉塗布裝置1之對基板的塗布處理及清洗用治具50之清洗處理、以及伴隨該處理之例如旋轉吸盤4等的各種驅動系統之控制、各種噴嘴之處理液的噴吐、停止等之控制的程式。此外，該程式可記錄於可被電腦讀取之記憶媒體，亦可從該記憶媒體安裝於控制部100。又，程式之一部分或全部亦可以專用硬體(電路基板)實現。
＜清洗用治具＞ 接著，就實施形態之清洗用治具50詳述。圖2係清洗用治具50之俯視圖，圖3係圖2之A-A線剖面圖，圖4係該圖2之B-B線剖面圖，圖5係該圖2之C-C線剖面圖，清洗用治具50整體呈圓盤狀形狀，厚度以外之外形尺寸與晶圓同形狀，同大小。
於清洗用治具50之頂面側周邊部形成有環狀凹部52。於凹部52之底面側形成有與凹部52對向之環狀平坦底部53。又，於清洗用治具50之環狀凹部52的外側設有遍及全周而突出至外側之環狀周緣頂部54。另一方面，於與周緣頂部54對向之部分形成有從底部53接續且遍及全周而突出至外側之環狀周緣底部55。又，在周緣頂部54與周緣底部55之間，環狀噴吐口56遍及清洗用治具50之全周而形成。在本實施形態，以周緣頂部54與周緣底部55形成噴吐口56。當然不限於此，亦可於周緣頂部54與周緣底部55之間另外形成有噴吐口56。
又，在周緣底部55，在如圖2、圖5所示之俯視時，圓弧狀孔61以等間隔形成。在本實施形態之清洗用治具50，如圖2所示，形成於十二處。如圖5所示，此孔61以在高度方向到達噴吐口56之深部的長度形成於周緣底部55。藉此，形成有從孔61之入口部通往噴吐口56之引導路徑62。在本實施形態，引導路徑62呈越往噴吐口56，流路剖面積越大之形狀。
圖6顯示了將具有此構造之清洗用治具50以旋轉吸盤4保持之際的清洗用治具50之周緣部與外杯10之塊體11及內杯20的位置關係。如此圖所示，周緣頂部54之底面側(噴吐口56側)傾斜，從水平以仰角θ朝向斜上方。此仰角θ可在例如5度～20度之範圍任意設定。在本實施形態，設定成塊體11之下端部11a位在此仰角θ之範圍。根據發明人們之見解，於基板之旋轉塗布時，於塊體11之下端部11a及其周邊附著許多飛散之塗布液。
＜清洗方法＞ 實施形態之清洗用治具50具有以上之結構，接著，就使用此清洗用治具50之清洗方法作說明。
首先，進行對晶圓之預定塗布處理後，將該晶圓從旋轉塗布裝置1之殼體2搬出。之後，將清洗用治具50搬入至殼體2內，以旋轉吸盤4保持。如前所述，由於清洗用治具50除了厚度以外與晶圓同形狀，同大小，故可直接利用搬送晶圓之搬送臂。又，在不使用清洗用治具50之期間，可使其先待機於搭載此種旋轉塗布裝置1之塗布顯像處理裝置內的例如緩衝部、保管庫等晶圓之保管場所。
接著，一面使清洗用治具50以相對低之轉數旋轉，一面從清洗噴嘴31朝清洗用治具50之底面的底部53供應清洗液。如此一來，如圖7所示，清洗液在底部53之表面傳送，流動至外周側，一部分落下至內杯20之內側斜面部21及外側斜面部22，而以清洗液清洗此等之表面。對內側斜面部21、外側斜面部22之供應以例如清洗液之噴吐流量、清洗用治具50之旋轉速度控制。
此時，在底部53之表面傳送而流動至外周側之清洗液的另一部分進入至周緣底部55之孔61內，流入周緣底部55之上方全周，因表面張力，停留在孔61之入口部至周緣底部55之上方的全周區域，形成清洗液之積存池T。
又，若內杯20之內側斜面部21及外側斜面部22之清洗結束時，接著使清洗用治具50以相對高之轉數旋轉。如此一來，如圖8所示，形成在清洗用治具50之孔61的入口部至引導路徑62之清洗液的積存池T因離心力而被推出至外側，而從噴吐口56朝外杯10之塊體11的下端部11a飛散。藉此，可清洗塊體11之下端部11a及其周邊區域。
因而，與至目前為止使清洗液往水平方向飛散之手法比較，可於高度方向清洗更大之範圍的區域。又，此時，藉調整圖6所示之仰角θ，可調整此種清洗液之高度方向的飛散區域。此時，仰角θ之最大角度宜為外杯10之頂部(在本實施形態為塊體11之頂部)位於比周緣頂部54之底面側的延長線上高之位置。藉此，可防止從噴吐口56飛散之清洗液的霧氣飛散至外杯10之外側。
又，在本實施形態，由於引導路徑62呈越往噴吐口56，流路剖面積越大之形狀，故不致防礙積存池T之清洗液因離心力而飛散至外側，而可使積存池T之清洗液適宜地飛散。
此外，在本實施形態，孔61俯視時呈圓弧形，當然不限於此，可採用其他形狀之孔，又，孔61之設置數亦不限本實施形態。再者，孔之大小亦不需全部相同，亦可組合配置大小之孔。藉此，在清洗處理當中，可使朝外杯10飛散之清洗液的量變化，而可按附著於外杯10之塗布液的狀況，實現適當之清洗效果。又，從此觀點，孔61之設置間隔未必需等間隔。
再者，在前述實施形態，周緣頂部54與周緣底部55之突出至外側的長度相同，但不限於此，亦可使周緣底部55之突出長度比周緣頂部54之突出長度長。藉此，可使積存池T之清洗液的飛散方向往更上方有序地飛散。
又，在此種對外杯10之清洗方法，當積存池T之清洗液的量不足時，使清洗用治具50再次以相對低之轉數旋轉，並且再開始從清洗噴嘴31之清洗液的供應，再度形成積存池T，之後，停止從清洗噴嘴31之清洗液的供應，使清洗用治具50以相對高之轉數再度旋轉。即，亦可反複進行相對低之轉數+從清洗噴嘴31之清洗液的供應，與相對高之轉數+從清洗噴嘴31之清洗液的供應停止。藉此，可解決對外杯10之清洗液的不足。
此次揭示之實施形態應視為所有點係例示，並非限制。上述實施形態在不脫離附加之申請專利範圍及其主旨下，可以各種形態，省略、置換、變更。
1:旋轉塗布裝置 2:殼體 3:容器 4:旋轉吸盤 5:軸部 6:驅動裝置 7:塗布噴嘴 8:潔淨空氣供應部 10:外杯 11:塊體 11a:下端部 12:斜面部 13:外周圓筒部 20:內杯 21:內側斜面部 22:外側斜面部 23:垂下部 24:排氣部 31:清洗噴嘴 32:基台部 34:排液口 50:清洗用治具 52:凹部 53:底部 54:周緣頂部 55:周緣底部 56:噴吐口 61:孔 62:引導路徑 100:控制部 T:積存池 Y:方向 Z:方向 θ:仰角
圖1係示意顯示可適用實施形態之清洗用治具的旋轉塗布裝置之側面剖面的說明圖。 圖2係實施形態之清洗用治具的俯視圖。 圖3係圖2之A-A線剖面圖。 圖4係圖2之B-B線剖面圖。 圖5係圖2之C-C線剖面圖。 圖6係顯示將實施形態之清洗用治具設置於圖1之旋轉塗布裝置的旋轉吸盤之際的清洗用治具之周緣部與外杯之位置關係的說明圖。 圖7係顯示圖6之相對低速旋轉時的樣態之說明圖。 圖8係顯示從圖7的狀態相對高速旋轉之際的樣態之說明圖。
50:清洗用治具
52:凹部
53:底部
54:周緣頂部
55:周緣底部
56:噴吐口
61:孔

Claims (17)

  1. 一種清洗用治具，其係圓盤狀清洗用治具，在將處理液供應至配置於容器內之旋轉保持裝置所保持的基板上，並藉由該基板之旋轉而在該基板上形成該處理液之膜的旋轉塗布裝置中，在與基板同樣地保持於該旋轉保持裝置之狀態下，用於該容器內之清洗； 於該清洗用治具之周緣部，遍及全周形成周緣頂部及周緣底部； 在該周緣頂部與該周緣底部之間，遍及全周形成噴吐口； 在該周緣底部，於周向隔著間隔形成複數個通往該噴吐口之孔； 該周緣頂部之底面係朝外周上方傾斜。
  2. 如請求項1之清洗用治具，其中， 由該周緣頂部與該周緣底部形成該噴吐口。
  3. 如請求項1之清洗用治具，其中， 形成於該孔之入口部與該噴吐口之間的引導路徑，係呈越往該噴吐口流路剖面積越大之形狀。
  4. 如請求項1之清洗用治具，其中， 該孔俯視時為圓弧狀。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項之清洗用治具，其中， 該周緣底部比該周緣頂部更往外側突出。
  6. 如請求項1至請求項4中任一項之清洗用治具，其中， 該複數個孔相互獨立地連通至該周緣底部。
  7. 如請求項1至請求項4中任一項之清洗用治具，其中， 該孔對於該周緣底部，在頂視時之該清洗用治具的中央側之位置相連結(連通)。
  8. 一種塗布裝置，將處理液供應至容器內之基板上，且藉由該基板之旋轉於該基板上形成該處理液之膜，並包含： 旋轉保持裝置，配置於該容器內，可與被供應該處理液之該基板同樣方式保持.圓盤狀清洗用治具；及 清洗噴嘴，將清洗液供應至藉該旋轉保持裝置保持及旋轉之該清洗用治具的底面底部，以請洗該容器內； 於該清洗用治具之周緣部遍及全周形成周緣頂部及周緣底部； 於該周緣頂部與該周緣底部之間遍及全周形成噴吐口； 於該周緣底部，在周向隔著間隔形成複數個通往該噴吐口之孔； 該周緣頂部之底面係朝外周上方傾斜。
  9. 如請求項8之塗布裝置，其中， 在該清洗用治具，形成於該孔之入口部與該噴吐口之間的引導路徑，係呈越往該噴吐口流路剖面積越大之形狀。
  10. 如請求項8之塗布裝置，其中， 該孔俯視時為圓弧狀。
  11. 如請求項8至請求項10中任一項之塗布裝置，其中， 該周緣底部比該周緣頂部更往外側突出。
  12. 如請求項8至請求項10中任一項之塗布裝置，其中， 該容器具有：圓筒狀塊體，於其上部形成用以將該基板在該容器內與外部搬入搬出之開口；及外周圓筒部，位於該塊體之外側； 側視時，該塊體之上端位於較該噴吐口之一部分亦即該周緣頂部之底面與水平面所夾的角度之範圍內更上方。
  13. 如請求項12之塗布裝置，其中， 側視時，該塊體之下端位於該角度之範圍內。
  14. 如請求項8至請求項10中任一項之塗布裝置，其中， 該容器具有內杯，該內杯位於該保持裝置所保持之該清洗用治具的下方且位在該外周圓筒部之內側， 該清洗液從該清洗用治具朝不同之方向飛散而分別接觸該塊體及該內杯。
  15. 一種清洗方法，使用如請求項1至請求項7中任一項之清洗用治具，清洗該旋轉塗布裝置之該容器內，並包含下列製程： (A)在以該旋轉保持裝置保持該清洗用治具之狀態下，一面使該清洗用治具相對低速旋轉，一面從該清洗用治具之底面側朝外側供應清洗液，使該清洗液至少到達該孔，而於該孔內形成清洗液積存池； (B)之後，在使該清洗液之供應停止的狀態下，使該清洗用治具相對高速旋轉。
  16. 如請求項15之清洗方法，其中， 在該(A)製程，以供應之清洗液的一部分，清洗該容器內之該清洗用治具的下方區域。
  17. 如請求項15之清洗方法，其中， 反複進行該(A)製程與該(B)製程。
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