CN107437518A - 用于供应流体的单元及用该单元处理基板的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于供应流体的装置和方法。基板处理装置包括：处理单元，其用于处理基板；流体供应单元，其用于将流体供给所述处理单元，其中，所述流体供应单元包括：供应罐，其中储存流体；供应管线，其连接所述供应罐和所述处理单元以将来自所述供应罐的流体供应至所述处理单元；过滤器，其安装在所述供应管线上；以及排出管线，其从所述供应管线分叉出，其中，所述供应管线中的所述排出管线的分叉点位于所述过滤器的上游。

Description

用于供应流体的单元及用该单元处理基板的装置和方法

技术领域

本文中公开的本发明涉及一种用流体处理基板的装置和方法，更具体地，涉及一种用于供应流体的装置和方法。

背景技术

为了制造半导体装置，通过诸如光刻、蚀刻、灰化、离子注入和薄膜沉积等各种工艺在基板上形成期望的图案。在每个工艺中会使用各种工艺液体，并且在该工艺过程中产生污染物和颗粒。为了解决这个问题，基本上在每个处理之前和之后进行用于清洁污染物和颗粒的清洁工艺。

通常，在清洁步骤中，用化学品和冲洗液处理基板，然后干燥。在干燥处理步骤中，用有机溶剂例如异丙醇(IPA)干燥基板作为干燥残留在基板上的冲洗液的步骤。然而，由于在基板上形成的图案与图案之间的距离(CD：临界尺寸)变得更细，有机溶剂会残留在图案之间的间隙中。

为了除去残余的有机溶剂，进行超临界处理工艺。超临界处理工艺通过将超临界流体供应至位于腔室中的基板来处理基板。超临界处理工艺是在临界压力和临界温度之上的气氛中进行的。图1是表示一般的超临界处理装置的横截面图。参考图1，通过供应管线4将流体供应至腔室2。流体在被供应至腔室2之前，其通过过滤器8过滤，并且流体可以保持一定水平的清洁度。

当超临界处理工艺完成时，腔室2的内部气氛通过连接至供应管线4的排出管线6排出。排出管线6的连接点位于过滤器8的下游。因此，当排出时，内部气氛对过滤器8没有大的影响，同时当过滤器8的使用次数增加时污染物积聚。

发明内容

本文中所述的本发明构思的实施方式涉及一种可以改善安装在流体供应管线中的过滤器的寿命的装置和方法。

本文中描述的本发明构思的实施方式涉及一种用于清洁积聚在过滤器中的污染物而不需要单独的维护工作的装置和方法。

本发明构思的实施方式提供一种用于供应流体的装置和方法。基板处理装置包括：处理单元，其用于处理基板；和流体供应单元，其用于将流体供给所述处理单元，其中，所述流体供应单元包括：供应罐，其中储存流体；供应管线，其连接所述供应罐和所述处理单元以将来自所述供应罐的流体供应至所述处理单元；过滤器，其安装在供应管线上；以及排出管线，其从供应管线分叉出，其中，所述供应管线中的所述排出管线的分叉点位于所述过滤器的上游。

流体供应单元还包括：减压构件，其设置在排出管线上用于减小排出管线的压力；和控制器，其用于控制安装在所述排出管线上的阀门，其中，在处理单元中处理基板时控制器关闭排出管线，当处理单元中的基板处理完成时，控制器可以控制阀以打开排出管线。处理单元包括：壳体，其中具有处理空间；和基板支撑构件，其用于在处理空间中支撑基板，其中，处理空间在处理基板期间可与外部隔离。处理单元是用超临界流体处理基板的单元，并且流体可以包括超临界二氧化碳(CO₂)。

用于供应流体的单元包括：供应罐，其中储存流体；供应管线，其连接供应罐和处理单元以将来自供应罐的流体供应至处理单元；过滤器，其安装在供应管线上；以及排出管线，其从供应管线分叉出，其中，供应管线中的排出管线的分叉点位于过滤器的上游。

该单元包括：减压构件，其设置在排出管线上用于减小排出管线的压力；和控制器，其用于控制安装在排出管线上的阀门，其中，控制器可以控制阀门以基于过滤器使流体双向运动。

基板处理方法包括：将安装在供应管线中的过滤器所过滤的流体供应至处理单元以处理基板，其中，基于过滤器使流体在供应管线中双向运动。

流体在两个方向上运动包括：处理步骤，其中使流体从过滤器沿一个方向运动并且供应至处理单元；后处理步骤，其中流体在处理步骤后在与所述一个方向相反的方向上运动。后处理步骤可以通过在过滤器的上游点从供应管线分叉出的排出管线排出流体。流体可以包括超临界二氧化碳(CO₂)。

根据实施方式，排出管线的分叉点相对于流体的供应方向位于过滤器的上游。作为结果，流体可以基于过滤器在两个方向上运动以清洁过滤器中积聚的污染物。

而且，根据实施方式，可以通过清洁过滤器中积聚的污染物来改善过滤器的寿命。

附图说明

图1是表示一般的超临界处理装置的横截面图。

图2是表示本发明的实施方式的基板处理装置的俯视图。

图3是表示用于清洁图2的第一处理室中的基板的装置的横截面图。

图4是表示用于干燥图2的第二处理室中的基板的装置的横截面图。

图5是表示图4的基板支撑单元的透视图。

图6是表示图4的流体供应单元的图。

图7和图8是表示使用图6的流体供应单元处理基板的工艺的图。

具体实施方式

将在下文中参考附图更全面地描述各种示例性实施方式，在附图中示出了一些示例性实施方式。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式。相反地，提供这些实施方式，使得本发明将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。因此，附图的特征被夸大以强调明确的解释。

本发明参考图2至8详细描述实施方式。

图2是表示根据本发明的实施方式的基板处理装置的俯视图。

参考图2，基板处理装置1包括转位模块10和工艺处理模块20。转位模块10具有负载端口120和传送框架140。负载端口120、传送框架140和工艺处理模块20顺序排列成一排。以下，将配置负载端口120、传送框架140和工艺处理模块的方向称为第一方向12。将与第一方向12垂直的方向称为第二方向14，当从顶侧看时，将与包括第一方向12和第二方向14的平面垂直的方向称为第三方向16。

存放基板W的载体18位于负载端口120上。负载端口120设置为多个，并且沿着第二方向14排成一行。在图1中，描述了设置有四个负载端口120。然而，负载端口120的数量可以根据如工艺效率那样的要求和工艺处理模块20的占地面积而增加或减少。在载体18中，设置多个槽(未描述)以支撑基板W的边缘。沿着第三方向16设置多个槽，并且将多个基板W放置在沿着第三方向16彼此垂直堆叠的载体内。可以使用正面开口标准箱(FOUP)作为载体18。

工艺处理模块20包括缓冲单元220、传送室240、第一处理室260和第二处理室280。传送室240设置成使得其长度方向与第一方向120平行。第一处理室260沿着第二方向14设置在传送室240的一侧，并且第二处理室280沿着第二方向14设置在传送室240的另一侧。第一处理室260和第二处理室280对称地设置在传送室240的一侧和另一侧。一些第一处理室260沿着传送室240的长度方向放置。另外，一些第一处理室260彼此垂直堆叠放置。也就是说，在传送室240的一侧，第一处理室260可以以A×B(A和B为1或更大的自然数)阵列布置。在此，A是沿着第一方向12设置的第一处理室260的数量，B是沿着第三方向16设置的第一处理室260的数量。当四个或六个第一处理室260设置在传送室240的一侧时，第一处理室260可以布置成2×2或3×2阵列。第一处理室260的数量可以增加或减少。第二处理室280可以以类似于第一处理室260的M×N(M和N为1或更大的自然数)阵列布置。在此，M和N可以分别与A和B相同。与上述不同，第一处理室260和第二处理室280可以仅设置在传送室240的一侧。与上述不同，第一处理室260和第二处理室280可以作为单层设置在传送室240的两侧。与上述不同，第一处理室260和第二处理室280可以以各种布置设置。

缓冲单元220布置在传送框架140和传送室240之间。缓冲单元在传送室240和传送框架140之间提供空间，以用于在将基板W传送之前临时保留基板W。在缓冲单元220的内部(例如内壁)设置有放置基板的槽(未描述)，并且沿着第三方向16设置多个彼此间隔开的槽(未描述)。面向传送框架140的缓冲单元220的一侧以及面对传送室240的缓冲单元220的另一侧是开放的。

传送框架140在缓冲单元220和位于负载端口120上的托架18之间传送基板W。在传送框架140中，设置了转位轨道142和转位机器人144。转位轨道142设置成使得长度方向平行于第二方向14。转位机器人144安装在转位轨道142上，并且沿着转位轨道142线性地朝第二方向14移动。转位机器人144包括基座144a、主体144b和转位臂144c。基座133a沿着转位轨道142可移动地安装。主体144b联接至基座144a。主体144b沿着第三方向16在基座144a上可移动地设置。此外，主体144b在基座144a上可旋转地设置。转位臂144c联接至主体144b，并且设置成朝向主体144b前后移动。转位臂144c设置有多个并且它们被独立地驱动。转位臂144c垂直布置，即沿着第三方向16彼此间隔开。当将基板W从工艺处理模块20传送至载体18时，可以使用一些转位臂144c，并且当将基板W从载体18传送至工艺处理模块20时，可以使用一些转位臂144c。以这种方式，在转位机器人144中承载或卸载基板W的过程中，可以防止在处理工艺之前来自基板的颗粒粘附至处理工艺之后的基板。

传送室240在第一处理室260、第二处理室280和缓冲单元220之间传送基板W。导轨242和主机器人244设置在传送室240中。导轨242是使得长度方向与第一方向12平行的位置。

可以提供第一处理室260和第二处理室280以在基板W上顺序地进行处理。例如，可以在第一处理室260中对基板W进行化学工艺、漂洗工艺和第一干燥工艺，并且可以在第二处理室260中进行第二干燥工艺。在这种情况下，第一干燥工艺由有机溶剂进行，第二干燥工艺可以由超临界流体进行。异丙醇(IPA)液体可以用作有机溶剂，二氧化碳可以用作超临界流体。或者，可以省略第一处理室260中的第一干燥工艺。

以下描述设置在第一处理室260中的装置300。图3是表示用于清洁图2的第一处理室中的基板的装置的横截面图。参考图3，基板清洗装置300具有处理容器320、旋转头340、升降单元360和注射构件380。处理容器320提供进行基板处理工艺的空间，其上部是开放的。处理容器320包括内部收集容器322和外部收集容器326。每个收集容器322、324、326收集在工艺中使用的处理液体中彼此不同的处理液体。内部收集容器322设置为围绕旋转头340的环形形状。外部收集容器326设置为围绕内部收集容器322的环形形状。内部收集容器322的内部空间322a和内部收集容器322与外部收集容器326之间的间隙326a可以用作处理液体分别流入内部收集容器322和外部收集容器326的入口。在收集容器322、326中，连接有收集管线322b、326b，它们分别垂直向下延伸至底部。收集管线322b、326b分别通过收集容器322、326排出处理液流入。排出的处理液可以通过外部的处理液再生系统(未描述)被再次使用。

旋转头340放置在处理容器320的内部。旋转头340支撑基板W并在基板处理工艺过程中旋转基板W。旋转头340包括主体342、支撑销334、卡盘销346和支撑轴348。当从顶侧看时，主体342具有通常设置为圆形的上表面。在主体342的底部，由电动机349可旋转的支撑轴348被固定地连接。支撑销334设置有多个。多个支撑销334在主体342的上表面的边缘处彼此间隔开并且从主体342向上突出。支撑销334通常布置成具有环形。支撑销334支撑基板W的背侧以与主体342的上表面间隔开。卡盘销346设置为多个。卡盘销346布置成比支撑销334更远离主体342的中心。卡盘销346设置成从主体342向上突出。卡盘销346支撑基板W的侧部(侧面)使得当旋转头340旋转时，基板W不会从正确位置偏离至侧面方向。卡盘销346设置成沿主体342的半径方向在待机位置和支撑位置之间线性移动。待机位置比支撑位置更远离主体342的中心。当将基板W装载到旋转头340上以及从旋转头340卸载基板W时，并且当处理基板W时，卡盘销346放置在支撑位置上。支撑位置上的卡盘销346与基板的侧部接触。

升降单元360使处理容器320线性地在向上和向下方向上移动。当处理容器320上下移动时，处理容器320相对于旋转头340的高度改变。升降单元360包括托架362、移动轴364和驱动器366。托架362固定地安装在处理容器320的外壁上。由驱动器366上下方向移动的移动轴364被固定地联接至托架362。当基底W放置在旋转头340上或者当从旋转头340提起时，处理容器320下降，使得旋转头340从处理容器320向上突出。另外，在处理期间，控制处理容器320的高度，使得处理液体根据供应到基板W中的处理液的种类而流入预定的收集容器360。例如，在用处理液处理基板W期间，将基板W放置在与内部收集容器322的内部空间322a相对应的高度上。另外，当用冲洗液处理基板W时，将基板W放置在与内部收集容器322和外部收集容器326之间的间隙326a相对应的高度上。与上述不同，升降单元360可以使旋转头340上下方向移动以代替处理容器320。

注射构件380将各种类型的处理液体供应到基板W上。注射构件380包括臂382、喷嘴399、支撑轴386和驱动器388。支撑轴386设置成使得其长度方向与第三方向16平行，并且驱动器388联接在支撑轴386的底部。驱动器388上下旋转并升高支撑轴386。臂382垂直地联接至支撑轴386的一端，与驱动器388联接到的支撑轴386的另一端相对。喷嘴399安装在臂382的端部的底部。喷嘴399由驱动器388移动到处理位置和待机位置。处理位置是喷嘴399垂直地位于处理容器320上方的位置并且待机位置是喷嘴399没有垂直地位于处理容器320上方的位置，例如，处理位置外的位置。注射构件380可以设置有一个或多个。例如，处理液可以包括化学品、冲洗液或有机溶剂。化学品可以是强酸或强碱。冲洗液可以是纯的。有机溶剂可以是异丙醇溶液(IPA)。

第二处理室280设置有基板处理装置400，在基板处理装置400上执行基板W的第二干燥工艺。基板处理装置400对在第一处理室260中被一次干燥的基板W进行第二干燥工艺。基板处理装置400可以使用超临界流体干燥基板W。图4是表示图2的第二处理室中的基板的干燥装置的横截面图。参考图4，基板处理装置400包括处理单元400和流体供应单元500。在处理单元400中进行处理工艺，并且流体供应单元500将流体供应至处理单元400。

处理单元400包括壳体410、基板支撑构件440、主体升降构件450、加热构件460和阻挡构件480。

壳体410形成用于在其中处理基板W的处理空间412。壳体410在处理基板W的同时将处理空间412与外部隔离。壳体410包括下主体420和上主体430。下主体420具有有开口顶部的圆杯形状。排出口426和下供应端口422形成在下主体420的底面上。当从顶侧看时，下供应端口422可以与下主体420的中心轴重合。排出口426可以位于下主体420的中心轴之外。减压构件连接至排出口426。减压构件在基板的处理期间调节处理空间412中的压力。排出口426可以设置有能够测量压力的压力测量传感器428。在基板处理期间产生的颗粒也可以通过排出口426排出。

上主体430与下主体420组合以在其中形成处理空间412。上主体430位于下主体420的上方。上主体430设置为圆板状。上供应端口432形成在上主体430的内顶面中。当从下方看时，上供应端口432可以配置为与上主体430的中心轴重合。将相同种类的流体分别供应至下供应端口422和上供应端口432。通过供应流体，处理空间被加压超过临界压力。根据一个示例，上主体430和下主体420均可以由金属材料制成。

基板支撑构件440在处理空间412中支撑基板W。图5是表示图4的基板支撑单元的透视图。参考图5，基板支撑构件440支撑基板W，使得基板W的处理表面朝上。基板支撑构件440包括支撑件442和基板支撑件444。支撑件442设置成从上主体430的内顶面向下延伸的杆状。设置多个支撑件442。例如，支持件442可以是四个。基板支撑件444支撑基板W的底部边缘区域。设置多个基板支撑件444，并且各自支撑基板W的不同区域。例如，基板支撑件444的数量可以是两个。当从顶侧看时，基板支撑件444设置成圆形刮板形状。当从上方看时，基板支撑件444位于支撑件442内。每个基板支撑件444设置成具有彼此组合的环形形状。每个基板支撑件444彼此间隔开。

再次参考图4，主体升降构件450调节上主体430和下主体420之间的相对位置。主体升降构件450移动上主体430和下主体420中的一个。在实施方式中，上主体430的位置被固定，并且通过移动下主体420来调节上主体430和下主体420之间的距离。或者，基板支撑单元440可以安装在固定的下主体420上，并且上主体430可以移动。主体升降构件450使下主体420移动，使得上主体430与下主体420之间的相对位置移动到打开位置和关闭位置。打开位置是上主体430和下主体420彼此间隔开的位置，使得处理空间412与外部连通，并且关闭位置是上主体430和下主体420彼此接触的位置，从而从外部关闭处理空间412。主体升降构件450上下移动下主体420以打开或关闭处理空间412。主体升降构件450包括将上主体430和下主体420彼此连接的多个升降轴452。升降轴452位于下主体420的上端和上主体430之间。升降轴452布置成沿着下主体420的上端的圆周方向布置。每个升降轴452可以通过上主体430固定地联接至下主体420的上端。下主体420的高度可以改变，并且随着升降轴452上下移动，可以调节上主体430和下主体420之间的距离。

加热构件460加热处理空间412。加热构件460将处理空间412加热到临界温度之上。临界温度是供应到处理空间的流体能够保持超临界状态的温度。加热构件460可以嵌入在上主体430和下主体420中的至少一个的壁中。例如，加热构件460可以设置有从外部接收电力并产生热量的加热器460。

阻挡构件480防止从下供应端口422供应的流体直接被供应至基板W的未处理表面。

流体供应单元500将流体供给处理空间412。图6是表示图4的流体供应单元的图。参考图6，流体供应单元500包括供应罐520、供应管线540、过滤器580、排出管线560和控制器590。供应罐520在其中储存流体。根据一个实例，流体可以是二氧化碳(CO₂)。填充在供应罐520中的流体通过供应管线540供应至处理空间。供应管线540连接供应罐520和壳体。供应管线540具有上管线542和下管线544。上管线542连接供应罐520和上供应端口432。下管线544从上管线542分叉出并连接至下供应端口422。因此，可以分别通过上供应端口432和下供应端口422将流体供应至处理空间。

过滤器580使流经供应管线540的流体保持一定程度的清洁度。过滤器580过滤包含在流体中的异物。过滤器580安装在上管线542中。过滤器580相对于流体供应方向位于下管线544分叉的点D1(以下称为第一点)的上游。

排出管线560从上管线542分叉出。排出管线560分叉的点D2(以下称为第二点)相对于处理空间412中供应流体的方向位于过滤器580的上游。也就是说，过滤器580位于上管线542中的第一点D1和第二点D2之间。减压构件562设置在排出管线560中。减压构件562减压排出管线560。完成基板W的处理工艺的处理空间可以由减压构件562减压。因此，处理空间的压力可以通过供应管线540和排出管线560顺序地减小。

控制器590控制安装在排出管线560中的阀564。随着阀564打开和关闭，在处理空间中基板W的干燥工艺期间，排出管线560被关闭，并且当基板W的干燥工艺完成时，排出管线560被打开。

将描述使用上述基板处理装置处理基板W的工艺。当处理空间412从外部打开时，在第一处理室300中处理的基板W被运送到壳体410中。基板W在其中有机溶剂保留在处理过的表面上的状态下被运送。当基板W装载在基板支撑构件440上时，将处理空间412与外部隔离，并且顺序地执行处理步骤和后处理步骤。

参考图7和8，处理步骤是去除残留在基板W上的有机溶剂的步骤。在处理步骤中，将从流体供应单元500供应的流体供应至处理空间412。流体用过滤器580过滤并提供至朝向处理单元的方向。首先将流体供应至面向基板W的未处理表面的下供应端口422。然后从面向基板W的处理表面的上供应端口432和下供应端口422的每一个供应流体。这是为了防止初始供应的流体在尚未达到临界压力或临界温度的情况下供应至基板W。当基板W的干燥工艺完成时，进行后处理步骤。

后处理步骤是将处理空间412降低到大气压并清洁过滤器580的步骤。在后处理步骤中，处理空间412的气氛通过排出管线560排出。打开排出管线560，并且处理空间412的气氛依次通过供应管线540和排出管线560排出。此时，处理空间412中的气氛沿相反方向排出，所述相反方向是与所述一个方向(流体的供应方向)相反的方向。处理空间412的气氛沿相反方向运动并经过过滤器580。此时，累积在过滤器580中的污染物被沿着相反的方向背后清洁。积聚在过滤器580中的污染物与处理空间412的气氛一起被排出至排出管线560。

当后处理步骤完成时，使下主体420下降并且将处理空间412打开。将已完成第二干燥工艺的基板W从处理单元400中取出。

在上述实施方式中，在供应管线540中流动的流体相对于过滤器580双向运动。这使得流体沿一个方向(供应方向)运动，以用过滤器580过滤，并且向后运动以对过滤器580进行背后清洁。

Claims (10)

1.一种基板处理装置，包括：

处理单元，其用于处理基板；和

流体供应单元，其用于将流体供给所述处理单元，

其中，所述流体供应单元包括：

供应罐，其中储存流体；

供应管线，其连接所述供应罐和所述处理单元以将来自所述供应罐的流体供应至所述处理单元；

过滤器，其安装在所述供应管线上；以及

排出管线，其从所述供应管线分叉出，

其中，所述供应管线中的所述排出管线的分叉点位于所述过滤器的上游。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流体供应单元还包括：

减压构件，其设置在排出管线上用于减小所述排出管线的压力；和

控制器，其用于控制安装在所述排出管线上的阀门，

其中，所述在所述处理单元中处理所述基板时控制器关闭排出管线，并且在所述处理单元中处理所述基板完成时控制器控制所述阀门以打开所述排出管线。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述处理单元包括：

壳体，其中具有处理空间；和

基板支撑构件，其用于在所述处理空间中支撑所述基板，

其中，在处理所述基板的期间所述处理空间与外部隔离。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述处理单元是用超临界流体处理基板的单元，并且所述流体包括超临界二氧化碳(CO₂)。

5.一种流体供应单元，其包括：

供应罐，其中储存流体；

供应管线，其连接所述供应罐和处理单元，以将来自所述供应罐的流体供应至所述处理单元；

过滤器，其安装在所述供应管线上；以及

排出管线，其从所述供应管线分叉出，

其中，所述供应管线中的排出管线的分叉点位于所述过滤器的上游。

6.根据权利要求5所述的流体供应单元，其中，所述单元包括：

减压构件，其设置在所述排出管线上用于减小所述排出管线的压力；和

控制器，其用于控制安装在所述排出管线上的阀门，

其中，所述控制器控制所述阀门以基于所述过滤器使所述流体双向运动。

7.一种基板处理方法，其包括：将安装在供应管线中的过滤器所过滤的流体供应至处理单元以处理所述基板，其中，基于所述过滤器使所述流体在所述供应管线中双向运动。

8.根据权利要求7所述的方法，包括使所述流体在两个方向上运动，其包括：

处理步骤，其中所述流体从所述过滤器沿一个方向运动并且供应至所述处理单元；和

后处理步骤，其中所述流体在所述处理步骤后沿与所述一个方向相反的方向运动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述后处理步骤通过从所述供应管线分叉出的排出管线排出所述流体，

其中，所述供应管线中的排出管线的分叉点位于所述过滤器的上游。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其中，所述流体可包括超临界二氧化碳(CO₂)。