专利名称：基底处理装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种基底处理装置及其制造方法，更具体地涉及一种模块组 件类型的基底处理装置及其制造方法。
肖景默
在半导体器件的制造过程中，多种材料以薄膜形式沉积在晶片上，随后 施加图案以形成半导体器件。为此，需要进行多种不同的处理，例如沉积 处理、蚀刻处理、清洗处理以及干燥处理。在每一个过程中，晶片在具有 相应过程的最佳条件的过程腔之中/之内得到装载/处理。
最近，随着半导体器件向小型化和高集成度化发展，需要高精度和复杂 的处理和大直径晶片。因而，随着单晶片加工或组合加工的增加以及相伴 随的产量增加，目前对采用多腔方法的半导体制造装置进行广泛关注。
多腔方法的半导体制造装置包括加工设备以及在加工设备之内和之外
对晶片进行传送的设备前端模块(EFEM)。加工设备包括装载单元/卸载 单元、索引机器人、缓冲单元、加工腔和基底传送机器人。
发明内容
本发明提供一种基底处理装置及其制造方法，所述基底处理装置使每一 个组件模块化，以便于组装/拆卸和保养/维修加工设备。
本发明并不局限于此;本领域技术人员通过参照以下描述将会清楚地了 解到本发明的其他目的。
本发明的实施方式提供一种基底处理装置，其包括加工设备，在其中 完成基底处理过程；以及布置在加工设备前侧处的设备前端模块，设备前 端模块将基底装载在加工设备内/从加工设备中卸载基底，其中，加工设备 包括主框架；以及可拆除地被布置在主框架中的多个加工单元，以模块形式设置所述多个加工单元，根据基底处理过程的功能相互作用的部件布 置在一个独立壳体内。
在一些实施方式中，加工单元可以包括垂直于设备前端模块布置的 基底传送单元，该基底传送单元传送基底；以及平行布置在基底传送单元 两侧处的多个基底处理单元，所述多个基底处理单元对基底进行处理。
在其他实施方式中，加工单元还包括布置在基底传送单元与设备前端 模块之间的缓冲单元，其提供对装载到加工设备内/从加工设备中卸载的基 底进行暂时保存的空间。
在其他实施方式中，每一个基底处理单元可以包括壳体；上、下腔 室，在其中完成基底处理过程，上、下腔室垂直布置在壳体内；以及处理 流体供给元件，其将用于处理基底的处理流体供给到上、下腔室并将用于 处理基底的处理流体从上、下腔室中排出，处理流体供给元件布置在壳体 内下腔室之下。
在其他实施方式中，加工单元还可以包括将处理流体分配到每一个基 底处理单元的处理流体供给元件内的处理流体分配单元，该处理流体分配 单元垂直于基底传送单元的端部布置。
在其他实施方式中，基底传送单元可以具有双重结构，使得基底传送 单元与基底处理单元的上腔室和下腔室相对应。
在其他实施方式中，主框架可以是由线性结构材料构成的空间形式。
在本发明的其他实施方式中，基底处理装置包括加工设备，在其中 完成单晶片型基底清洗过程；以及布置在加工设备前侧处的设备前端模块， 该设备前端模块将基底装载到加工设备内/从加工设备中卸载基底，其中加 工设备包括具有由线性结构材料构成的空间形式的主框架；可拆除地被 布置在主框架上的多个加工单元，以模块形式设置所述多个加工单元，根 据基底清洗过程的功能相互作用的部件布置在一个独立壳体内。
在一些实施方式中，加工单元可以包括垂直于设备前端模块布置的 基底传送单元，该基底传送单元传送基底；以及平行布置在基底传送单元 两侧处的多个清洗单元，所述多个清洗单元对基底进行清洗。
在其他实施方式中，加工单元还可以包括布置在基底传送单元与设备 前端模块之间的缓冲单元，其提供对装载到加工设备内/从加工设备中卸载 的基底进行暂时保存的空间。在其他实施方式中，每一个清洗单元可以包括壳体；垂直布置在壳 体内的上、下清洗腔，上、下清洗腔采用单晶片加工方法清洗基底；以及 处理流体供给元件，其将处理溶液供给到上、下清洗腔并将用于清洗基底 的处理溶液从上、下清洗腔中排出，处理溶液供给元件布置在壳体内下清 洗腔之下。
在其他实施方式中，处理流体供给元件可以包括使处理流体循环到 上、下清洗腔内的循环管路；以及布置在循环管路上的泵、过滤器和加热 器。
在其他实施方式中，加工单元还可以包括将处理流体分配到每一个清 洗单元的处理流体供给元件内的处理流体分配单元，处理流体分配单元垂 直于基底传送单元的端部布置。
在其他实施方式中，处理流体分配单元可以包括将化学溶液分配到 清洗单元以对基底进行化学处理加工的化学溶液分配单元；以及将冲洗溶 液分配到清洗单元以对基底进行冲洗加工的冲洗溶液分配单元。
在其他实施方式中，基底传送单元可以具有双重结构，使得基底传送 单元与清洗单元的上清洗腔和下清洗腔相对应。
在本发明的其他实施方式中，制造基底处理装置的方法包括根据完成 基底处理过程的加工设备的布局构造主框架；以及将以独立模块形式设置 的加工单元可拆除地安装在主框架中。
在一些实施方式中，以模块形式设置加工单元，根据基底处理过程的 功能相互作用的部件布置在一个独立壳体内。
所包含的附图提供对本发明进一步的理解，并包含和构成本说明书的一 部分。附图表示本发明的示例性实施方式，并与所述描述一起起到了解释 本发明的作用。图中
图1是根据本发明的基底处理装置的正视图2是根据本发明的基底处理装置的俯视图3是表示图1和2所示的加工设备的构造的透视图4是表示图3所示的加工设备的组装过程的视图5是沿图2所示的线A-A'截取的横截面图；图6是表示处理流体分配单元的管路系统的视图；以及 图7是表示清洗单元的管路系统的视图。
具体实施例方式
下文将参照附图，对根据本发明优选实施方式的基底处理装置及其制造 方法进行更详细的描述。在任何可行情况下，应当注意，在理解附图的过 程中相同的附图标记表示同一元件。在以下描述中，省去了众所周知的功 能或构造，因为它们以非必要的细节使得本发明变得不太明显。 (实施方式)
尽管基底清洗装置在本实施方式中进行示例性描述，但本发明并非局限 于此。本发明可以应用于完成除了清洗过程之外、完成不同基底处理过程 的多腔式半导体制造装置。
图1是根据本发明的基底处理装置的正视图，并且图2是根据本发明的基 底处理装置的俯视图。
参照图1和2，根据本发明，用于清洗基底的基底处理装置l包括加工设 备10和设备前端模块20。在加工设备10中，采用单晶片加工方法(single wafer processing method)来完成清洗过程。设备前端模块20被布置在加工 设备10的前侧。设备前端模块20在接纳基底的容器C与加工设备10之间传送 基底。
设备前端模块20包括多个装载口22和框架24。多个装载口在一个方向上 成直线地布置。框架24布置在装载口22与加工设备10之间。接纳基底的容 器C穿过传送单元(未示出，例如架空传送器、架空输送器或自动导向车辆) 被布置在装载口22中的每一个上。可以釆用封闭式容器(例如前端开口片 盒，FOUP)作为容器C。框架机器人(未示出)和开门装置(未示出)布 置在框架24内。框架机器人在布置于装载口22中的每一个上的容器C与加工 设备10之间传送基底。开门装置自动打开和关闭容器C的门。风扇过滤单元 (未示出)可以布置在框架24中。风扇过滤单元向框架24内供给新鲜空气， 使得下降气流流过框架24。
加工设备10包括主框架100和多个加工单元200、 300、 400和500。主框 架是这样一个结构，其根据加工设备10的布局而构成了加工设备10的构架。参照图2，主框架100可以包括具有线性元件的结构。加工单元200、 300、 400和500根据加工设备10的布局而布置在主框架100中。
加工单元200、 300、 400和500被设置用于清洗基底，并根据清洗过程的 功能而被分成基底传送单元200、缓冲单元300、清洗单元400和处理溶液分 配单元500。
基底传送单元200被布置成垂直于设备前端模块20的另一侧。缓冲单元 300布置在基底传送单元200与设备前端模块20之间。缓冲单元300提供一个 空间，以供装载在加工设备10内/从加工设备10中卸载的基底进行暂时保存。 清洗单元400 (400a、 400b、 400c和400d)沿纵向平行地布置在基底传送单 元200的两侧，以完成基底清洗处理。基底传送单元200在缓冲单元300与清 洗单元400a、 400b、 400c和400d之间以及在清洗单元400a、 400b、 400c和400d 之间传送基底。处理流体分配单元500被布置成垂直于基底传送单元200的 纵向端部。处理流体分配单元500将从处理流体供给源(未示出)供给并被 用于处理基底的处理流体分配到清洗单元400 (400a、 400b、 400c和400d) 的每一个内。
可以以独立模块的形式对基底传送单元200、缓冲单元300、清洗单元400 和处理流体分配单元500进行设置。模块表示相关部件安装在一个独立壳体 内，以使加工单元200、 300、 400和500中的每一个可以独立实现上述每一 个功能。参照图3和4，以独立模块形式进行设置的基底传送单元200、缓冲 单元300、清洗单元400和处理溶液分配单元500，根据加工设备10的布局， 可拆除地安装在主框架100中。为了方便，在图3和4中未示出基底传送单元 200和缓沖单元300。
清洗单元400a、 400b、 400c和400d平行布置在基底传送单元200的两舰lJ。 例如，如图3所示，四个清洗单元400a、 400b、 400c和400d可以在基底传送 单元200的两侧各布置两个。清洗单元400a、 400b、 400c和400d具有相同构 造。清洗单元400a和清洗单元400c，以及清洗单元400b和清洗单元400d，在 基底传送单元200的周围对称布置。下文对清洗单元400a、 400b、 400c和400d 中的一个清洗单元400a进行示例性描述。
参照图5，清洗单元400a包括上清洗腔420、下清洗腔440和处理流体 供给元件460。上清洗腔420、下清洗腔440和处理流体供给元件460被设置 成一个模块。上、下清洗腔420和440布置在垂直方向上。在腔420和440中，采用单晶片加工方法完成清洗处理。基底传送单元200具有双重结构，使得 第一基底传送单元200a和第二基底传送单元200b可以分别与上清洗腔420 和下清洗腔440相对应。处理流体供给元件460将用于清洗基底的处理流体 供给到上、下清洗腔420和440，并且将用于基底处理的处理流体从上、下 清洗腔420和440中排出。
上清洗腔420包括可旋转的基底支承元件422、喷嘴组件424和收集元件 426。基底布置在基底支承元件422上。喷嘴组件424将处理流体供给到被布 置在基底支承元件422上的基底。收集元件426被布置在基底支承元件422的 周围。处理流体从喷嘴组件424被供给到基底。在采用处理流体在基底上完 成清洗处理之后，通过收集元件426收集使用过的处理溶液。在加工过程中， 通过驱动器423使基底支承元件422旋转。在上清洗腔420中进行加工的过程 中，由于布置在上清洗腔420的上部处的风扇过滤单元428形成的下降气流， 清洗空气从上部流到下部，并且清洗空气穿过排放元件(未示出)排出。 由于下清洗腔440和上清洗腔420具有相同构造，因此省去对下清洗腔440的 描述。尽管在此未描述，但附图标记422表示基底支承元件，附图标记443 表示驱动器，附图标记444表示喷嘴组件，附图标记446表示收集元件，附 图标记448表示风扇过滤单元。
图6是表示处理流体分配单元的管路系统的视图，并且图7是表示清洗单 元的管路系统的视图。
参照图6和7，处理流体供给元件460包括进口461a、 461b和461c，其中 从处理流体分配单元500穿过所述进口供给着用于清洗基底的化学溶液和 冲洗溶液，这一点将在下文进行描述。从进口461a和461c供给化学溶液，并 且从进口461b供给冲洗溶液。从进口461a和461c供给的化学溶液被存储在化 学溶液槽462a和462c中，并且从进口461b供给的冲洗溶液被存储在冲洗溶液 槽462b中。HF溶液、H3SCV溶液、NH03溶液、113 04溶液和SC-1溶液(NH4OH、 11202和1120的混合溶液)中的至少一种，可以被用作基底清洗处理的化学溶 液。去离子水(DIW)可以被用作冲洗溶液。
在加工过程中，存储在化学溶液槽462a和462c中的化学溶液穿过化学溶 液供给管路463a、 463，a、 463c和463'c被供给到上、下清洗腔420和440的喷 嘴组件(图5中的附图标记424和444)。上、下清洗腔420和440中用于清洗 处理的化学溶液，是穿过收集元件(图5中的附图标记426和446)和化学溶液排放管路464a、 464， a、 464c和464， c被收集到化学溶液槽462a和462c 内。被收集到化学溶液槽462a和462c内的化学溶液，是穿过排泄管路465a 和465c以及出口466a和466c排到外部。同时，被收集到化学溶液槽462a和 462c内的化学溶液，是穿过化学溶液供给管路463a、 463， a、 463c和463' c 被再次供给到上、下清洗腔420和440内。化学溶液供给管路463a、 463， a、 463c和463' c以及化学溶液排放管路464a、 464' a、 464c和464' c共同构成 循环管路。泵467a、 467， a、 467c和467' c布置在化学溶液供给管路463a、 463， a、 463c和463， c上。另外，过滤器(未示出)和加热器(未示出)可 以布置在化学溶液供给管路463a、 463， a、 463c和463' c上。
在加工过程中，存储在冲洗溶液槽462b中的冲洗溶液是穿过冲洗溶液供 给管路463b和463'b被供给到上、下清洗腔420和440的喷嘴组件(图5中的附 图标记424和444)。在上、下清洗腔420和440中用于清洗处理的冲洗溶液， 是穿过冲洗溶液排放管路464b和464'b被收集到冲洗溶液槽462b内。被收集 到冲洗溶液槽462b内的冲洗溶液，是穿过排泄管路465b和出口466b被排放 到外部。泵467b和467'b布置在冲洗溶液供给管路463b和463'b上。
处理流体分配单元500包括第一化学溶液分配单元520、第二化学溶液分 配单元540和冲洗溶液分配单元560。第一和第二化学溶液分配单元520和 540对从化学溶液供给源570a和570b供给的化学溶液进行分配，以将得到分 配的化学溶液供给到清洗单元400a、 400b、 400c和400d。冲洗溶液分配单元 560对从冲洗供给源580供给的冲洗溶液进行分配，以将得到分配的冲洗溶 液供给到清洗单元400a、 400b、 400c和400d。尽管处理流体分配单元500将 化学溶液和冲洗溶液供给到图6和7的清洗单元400a、 400b、 400c和400d当中 的清洗单元400a，但处理流体分配单元500还通过相同的构造将化学溶液和 冲洗溶液供给到其他清洗单元400b、 400c和400d。
第一和第二化学溶液分配单元520和540包括进口521和541，其中从化学 溶液供给源570a和570b所供给的化学溶液流过所述进口 。进口521和541分 别与化学溶液管路522和542相连。化学溶液管路522分支成四个分配管路 523a、 523b、 523c和523d。分配管路523a、 523b、 523c和523d分别与出口524a、 524b、 524c和524d相连。出口524a、 524b、 524c和524d中的出口524a与处理 流体供给元件460的进口461a相连。化学溶液管路542分支成四个分配管路 543a、 543b、 543c和543d。分配管路543a、 543b、 543c和543d分别与出口544a、
12544b、 544c和544d相连。出口544a、 544b、 544c和544d当中的出口544a与处 理流体供给元件460的进口 461 c相连。
冲洗溶液分配单元560包括进口561，其中从冲洗溶液供给源580供给的 冲洗溶液流过所述进口。进口561与冲洗溶液管路562相连。冲洗溶液管路 562分支成四个分配管路563a、 563b、 563c和563d。分配管路563a、 563b、 563c和563d分别与出口564a、 564b、 564c和564d相连。出口564a、 564b、 564c 和564d当中的出口564a与处理流体工件元件460的进口46lb相连。
如上所述，本发明使得加工设备10的加工单元(例如基底传送单元200、 缓冲单元300、清洗单元400和处理溶液分配单元500)得以模块化，并且模 块化后的加工单元200、 300、 400和500能够可拆除地安装在主框架100中。 因此，可以减少制造加工设备10所需的作业时间和工作量。另外，还可以 很容易地完成加工单元200、 300、 400和500中的每一个的保养/维修。
以上公开的主题是示意性，而不应该认为是限制性的，并且附加的权利 要求用于覆盖落入本发明实际精神和范围内的所有修改、增加和其他实施 方式。因而，在法律所允许的最大程度下，本发明的范围是由以下权利要 求和它们的等效方案的广义容许解释来确定，并且不受以上详细描述的局 限或限制。
权利要求
1. 一种基底处理装置，包括加工设备，在其中进行基底处理过程；以及布置在加工设备前侧处的设备前端模块，所述设备前端模块将基底装载到加工设备内或从加工设备中卸载基底，其中，加工设备包括主框架；以及可拆除地被布置在主框架上的多个加工单元，所述多个加工单元是成模块式地进行设置，以使得根据基底处理过程的功能而相互起作用的多个部件被布置在一个独立壳体内。
2. 如权利要求l所述的基底处理装置，其特征在于，加工单元包括 垂直于设备前端模块进行布置的基底传送单元，该基底传送单元对基底进行传送；以及平行地布置在基底传送单元两侧处的多个基底处理单元，所述多个基底 处理单元对基底进行处理。
3. 如权利要求2所述的基底处理装置，其特征在于，加工单元还包括布 置在基底传送单元与设备前端模块之间的缓冲单元，其提供一个空间，以 供装载在加工设备内或从加工设备中卸载的基底进行暂时保存。
4. 如权利要求2所述的基底处理装置，其特征在于，每个基底处理单元 包括壳体；上、下腔室，其中在所述上、下腔室中完成基底处理过程，并且上、下 腔室垂直布置在壳体内；以及处理流体供给元件，其将用于处理基底的处理流体供给到上、下腔室， 并将用于处理基底的处理流体从上、下腔室中排出，所述处理流体供给元 件被布置在位于壳体内的下腔室之下。
5. 如权利要求4所述的基底处理装置，其特征在于，加工单元还包括处 理流体分配单元，其将处理流体分配到每一个基底处理单元的处理流体供 给元件内，并且该处理流体分配单元垂直于基底传送单元的端部进行布置。
6. 如权利要求5所述的基底处理装置，其特征在于，基底传送单元具有 双重结构，以使得基底传送单元与基底处理单元的上腔室和下腔室相对应。
7. 如权利要求6所述的基底处理装置，其特征在于，主框架是由线性结 构材料所构成的空间形式。
8. —种基底处理装置，包括加工设备，在其中进行单晶片型基底清洗过程；以及 布置在加工设备前侧处的设备前端模块，该设备前端模块将基底装载到 加工设备内或从加工设备中卸载基底， 其中加工设备包括主框架，其具有由线性结构材料构成的空间形式；可拆除地被布置在主框架上的多个加工单元，所述多个加工单元是成模 块式地进行设置，以使得根据基底清洗过程的功能而相互起作用的多个部 件被布置在一个独立壳体内。
9. 如权利要求8所述的基底处理装置，其特征在于，加工单元包括垂直于设备前端模块进行布置的基底传送单元，该基底传送单元对基底进行传送；以及平行地布置在基底传送单元的两侧处的多个清洗单元，所述多个清洗单 元对基底进行清洗。
10. 如权利要求9所述的基底处理装置，其特征在于，加工单元还包括 布置在基底传送单元与设备前端模块之间的缓冲单元，其提供对装载到加 工设备内或从加工设备中卸载的基底进行暂时保存的空间。
11，如权利要求9所述的基底处理装置，其特征在于，每个清洗单元包括壳体；垂直布置在壳体内的上、下清洗腔，所述上、下清洗腔采用单晶片加工 方法对基底进行清洗；以及处理流体供给元件，其将处理溶液供给到上、下清洗腔，并将用于清洗 基底的处理溶液从上、下清洗腔中排出，所述处理溶液供给元件被布置在 壳体内的下清洗腔之下。
12. 如权利要求ll所述的基底处理装置，其特征在于，处理流体供给元 件包括循环管路，其使处理流体循环到上、下清洗腔内；以及 布置在循环管路上的泵、过滤器和加热器。
13. 如权利要求9所述的基底处理装置，其特征在于，加工单元还包括 处理流体分配单元，其将处理流体分配到每一个清洗单元的处理流体供给 元件内，所述处理流体分配单元垂直于基底传送单元的端部进行布置。
14. 如权利要求13所述的基底处理装置，其特征在于，处理流体分配单 元包括化学溶液分配单元，其将化学溶液分配到清洗单元以对基底进行化学处 理加工；以及冲洗溶液分配单元，其将冲洗溶液分配到清洗单元以对基底进行冲洗加工。
15. 如权利要求ll所述的基底处理装置，其特征在于，基底传送单元具 有双重结构，以使得基底传送单元与清洗单元的上清洗腔和下清洗腔相对 应。
16. —种制造基底处理装置的制造方法，该制造方法包括 根据进行基底处理过程的加工设备的布局，对主框架进行构造；以及将以独立模块形式设置的多个加工单元可拆除地安装在主框架中。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述多个加工单元是成模块式地进行设置，以使得根据基底处理过程的功能而相互起作用的多个部 件被布置在一个独立壳体内。
全文摘要
本发明提供一种基底处理装置以及一种制造基底处理装置的方法。加工设备的加工单元得到模块化，并且得到模块化的加工单元可拆除地被布置在主框架中。根据这一特征，可以减少制造加工设备所需的作业时间和工作量。另外，还可以很容易地完成每一个加工单元的保养/维修。
文档编号H01L21/00GK101447401SQ20081017006
公开日2009年6月3日 申请日期2008年10月22日 优先权日2007年10月23日
发明者姜秉万, 张成豪 申请人:细美事有限公司