一种用于处理基板的装置和方法与流程

本文中公开的本发明涉及一种用于用液体处理基板的装置和方法。

背景技术：

在制造平板显示器或半导体器件的方法中，进行各种工艺诸如光刻工艺、灰化工艺、蚀刻工艺、离子注入工艺、薄膜沉积工艺和清洁工艺。清洁工艺去除残留在基板中的颗粒，并且在每个工艺之前和之后进行。

根据基板的表面性质而应用不同的清洁工艺。特别地，当基板具有疏水性例如lk(low-k，低k)、ulk(ultralow-k，超低k)和sicn时，难以进行用液体清洁基板的湿式清洁工艺。因此，如专利文件1中所述的干式清洁装置和去除工艺那样形成气体团簇，然后进行去除工艺以去除附着在基板表面中的颗粒。

然而，根据分析设备的发展，已经发现90nm以上的颗粒及其分解的较小颗粒被再附着至基板表面，从而难以期望高效率地干式清洁具有疏水性的基板表面。

技术实现要素：

本发明提供一种可以提高对具有疏水性的基板表面的清洁效率的装置和方法。

此外，本发明提供一种用于用湿式清洁处理具有疏水性的基板表面的装置和方法。

本发明的实施方式提供了一种用于用液体处理基板的装置和方法。所述基板处理装置包括用于支撑基板的基板支撑单元、用于向支撑在所述基板支撑单元上的所述基板供应液体的液体供应单元、以及用于控制所述液体供应单元的控制器，其中所述液体供应单元包括用于供应第一液体的第一喷嘴和用于供应第二液体的第二喷嘴，并且向基板上供应第二液体的第二区域设置在向基板上供应第一液体的第一区域内。

将第一液体和第二液体以彼此不同的方式排出，其中，将第一区域设置为液膜，并且第二液体可以以雾气方式排出。控制器可以控制液体供应单元以同时供应第一液体和第二液体。控制器可以控制液体供应单元以在供应第一液体之后供应第二液体。第一液体和第二液体中的每一个可以用于去除由在基板上形成的疏水膜产生的颗粒，并且可以作为包括有机溶剂的液体提供。液体供应单元还可以包括用于移动第一喷嘴和第二喷嘴的喷嘴移动构件，其中，控制器可以控制喷嘴移动构件以使第一区域和第二区域可以在基板的端部和基板的中心之间移动。

在用液体处理在基板上形成的疏水膜的方法中，通过向基板上供应第一液体和第二液体来用液体处理该基板，其中，向基板上供应第二液体的第二区域设置在向基板上供应第一液体的第一区域内。

第一液体和第二液体以彼此不同的方式排出，并且可以通过第一液体在基板上形成液膜，其中，第二液体可以以雾气方式排出。在液膜上，第二液体可以被排出。第一液体和第二液体中的每一个可以作为包括有机溶剂的液体提供。疏水膜可以包括lk(low-k)、ulk(ultralow-k)和sicn中的一种，其中，有机溶剂可以包括ipa。

根据本发明的实施方式，用于疏水膜的湿式处理的液体包括有机溶剂。有机溶剂作为对疏水膜的表面活性剂提供，从而可以用湿式清洁来处理疏水膜。

同样根据本发明的实施方式，将供应作为疏水膜的第一液体和第二液体以彼此不同的方式排出。因此，可以根据每个排出方式去除各种尺寸的颗粒。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的基板处理装置的平面图。

图2是图1的基板处理装置的截面图。

图3表示图2的液体供应单元。

图4至7是使用图2的液体供应单元的基板处理工艺的截面图。

图8是图3的液体供应单元的另一个实施方式的截面图。

具体实施方式

在下文中将参照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中所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本发明充分且完整，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突出明确的解释。

一个实施方式解释了一种用于清洁在基板上形成的疏水膜的方法。下面通过参考图1至8详细解释本发明的实施方式。

图1是根据本发明的实施方式的基板处理装置的平面图。参考图1，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具有装载端口120和转移框架140。装载端口120、转移框架140和工艺处理模块20顺序地排列成一排。在下文中，将装载端口120、转移框架140和工艺处理模块20的布置方向称为第一方向12。并将与第一方向12垂直的方向称为第二方向14，当从顶侧观察时，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。

存储基板w的载体18位于装载端口120上。装载端口120设置为多个，并且它们沿着第二方向14布置成一排。装载端口120的数目可以根据要求如工艺效率和工艺处理模块20的占用空间而增加或减少。在载体18中，设置多个插槽(未示出)以存放与平面平行布置的基板w。可以使用前开式标准晶圆盒(foup)作为载体18。

工艺处理模块20包括缓冲单元220、转移室240和工艺室260。转移室240设置为使其纵向方向与第一方向12平行。工艺室260设置在转移室240的两侧。工艺室260对称地设置在转移室240的两侧。一些工艺室260沿着转移室240的纵向方向设置。此外，一些工艺室260彼此垂直堆叠。也就是说，在转移室240的一侧中，工艺室260可以以a×b阵列布置。在此，a是沿着第一方向12设置的工艺室260的数目，b是沿着第三方向16设置的工艺室260的数目。当在转移室240的一侧设置四个或六个工艺室260时，工艺室260可以布置为2×2或3×2阵列。工艺室260的数量可以增加或减少。

工艺室260可以仅选择性地设置在转移室240的一侧。此外，与上述不同，可以在转移室240的一侧和两侧将工艺室260设置为单层。

缓冲单元220设置在转移框架140和转移室240之间。在转移基板w之前，缓冲单元220在转移室240和转移框架140之间为基板w提供暂时停放的空间。在缓冲单元220的内部设置放置基板的插槽(未示出)。插槽(未示出)沿着第三方向16彼此间隔开地设置有多个。缓冲单元220的面向转移框架140的一侧和缓冲单元220的面向转移室240的另一侧被打开。

转移框架140在缓冲单元220和安置在装载端口120上的载体18之间转移基板w。在转移框架140中，设置有转位轨道142和转位机器人144。转位轨道142设置为使得纵向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沿第二方向14直线移动。转位机器人144包括基部144a、主体144b和转位臂144c。基部144a沿着转位轨道142可移动地安装。主体144b联接至基部144a。主体144b可沿第三方向16移动地设置在基部144a上。此外，主体144b可旋转地设置在基部144a上。转位臂144c联接至主体144b，并且设置为前后移动至主体144b。转位臂144c设置有多个，并且它们被独立驱动。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转移到载体18时可以使用一些转位臂144c，并且一些转位臂144c可以在将基板w从载体18转移到工艺处理模块20时使用。以这种方式，在转位机器人144输入或输出基板w的期间，可以防止在处理工艺之前来自基板的颗粒粘附到经过处理工艺后的基板。

转移室240在工艺室260和缓冲单元220之间以及在工艺室260之间转移基板w。导轨242和主机器人244设置在转移室240中。导轨242放置为使得纵向方向与第一方向12平行。主机器人244安装在导轨242上，并在导轨242上沿第一方向12直线地移动。主机器人244包括基部244a、主体244b和主臂244c。基部244a沿着导轨242可移动地安装。主体244b联接到基部244a。主体244b可沿着第三方向16移动地设置在基部244a上。另外，主体244b可旋转地设置在基部244a上。主臂244c联接到主体244b，并且设置为前后移动到主体244b。主臂244c设置有多个，并且它们设置为独立驱动。主臂244c垂直布置，即沿着第三方向16彼此间隔开。

在工艺室260中，设置对基板w进行清洁处理的基板处理装置300。基板处理装置300可以基于清洁处理的种类而具有不同的结构。设置在工艺室260内的基板处理装置300可以具有相同的结构。工艺室260可以分为多个组，并且设置在同一组工艺室260中的基板处理装置300可以具有相同的结构，并且设置在不同组工艺室260中的基板处理装置300可以具有不同的结构。

基板处理装置300进行用液体处理在基板上形成的疏水膜的工艺。图2是图1的基板处理装置的截面图。参考图2，基板处理装置300包括处理容器320、旋转头340、升降单元360、液体供应单元380和控制器500。

处理容器320具有上侧敞开的容器形式。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、326收集在工艺中使用的液体当中彼此不同的处理液体。内部收集容器322被设置为围绕旋转头340的环形，外部收集容器326被设置为围绕内部收集容器322的环形。内部收集容器322的内部空间322a和内部收集容器322可以用作供处理液体流入的第一入口322a。内部收集容器322和外部收集容器326之间的间隙326a可以用作供处理液体流入的第二入口326a。根据一个实施方式，各入口322a、326a可以设置在彼此不同的高度。在收集容器322、326中，分别连接有垂直向下延伸至底部的收集管线322b、326b。收集容器322、326中的排出处理液可以通过收集管线322b、326b再次用作外部的处理液再生系统(未示出)。

旋转头340设置为基板支撑单元340，用于在基板处理工艺期间旋转和支撑基板w。旋转头340包括主体342、支撑销344、卡盘销346和支撑轴348。当从顶侧观察时，主体342具有通常设置为圆形的上表面。在主体342的底部，固定连接有通过马达349可旋转的支撑轴348。

支撑销344设置有多个。多个支撑销344在主体342的上表面边缘上彼此间隔开并且从主体342向上突出。支撑销344通常布置为通过彼此组合而具有环形。支撑销344支撑基板w的后侧边缘以与主体342的上表面间隔开。

卡盘销346设置为多个。卡盘销346布置为比支撑销344更远离主体342的中心。卡盘销346设置为从主体342向上突出。卡盘销346支撑基板w的侧部(侧面)以使得当旋转头340旋转时，基板w不会从正确位置偏移到侧向。卡盘销346设置为沿着主体342的径向方向在待机位置和支撑位置之间直线地移动。待机位置比支撑位置更远离主体342的中心。当在旋转头340上装载基板w和从旋转头340卸载基板w时，卡盘销346被置于待机位置，并且当处理基板w时，卡盘销346被置于支撑位置。处于支撑位置的卡盘销346与基板w的侧部接触。

升降单元360使处理容器320沿上下方向直线移动。随着处理容器320上下移动，处理容器320相对于旋转头340的高度也改变。升降单元360包括支架362、移动轴364和驱动器366。支架362固定安装在处理容器320的外壁上。由驱动器366上下移动的移动轴364固定联接至支架362。当基板w放置在旋转头340上或当从旋转头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，在工艺期间，控制处理容器320的高度，使得处理液根据供应到基板w中的处理液种类而流入预定收集容器360。升降单元360可以选择性地上下移动旋转头340。

液体供应单元向基板w供应处理液。图3示出了图2的液体供应单元。参考图2和图3，液体供应单元380包括预处理构件380、清洁处理构件400和干燥处理构件460。

预处理构件380将预湿液供应到基板w上。预处理构件380包括喷嘴移动构件381和预处理喷嘴390。喷嘴移动构件381将预处理喷嘴390移动到加工位置和待机位置。加工位置是预处理喷嘴390与基板支撑单元340上支撑的基板w相对的位置，并且待机位置是预处理喷嘴390位于加工位置之外的位置。喷嘴移动构件381包括支撑轴386、支撑臂382和驱动构件388。支撑轴386位于处理容器320的一侧。支撑轴386具有杆状形状，使其纵向方向平行于第三方向16。支撑轴386设置为可由驱动构件388旋转。支撑臂382联接至支撑轴386的上端。支撑臂382从支撑轴386垂直延伸。预处理喷嘴390固定地联接至支撑臂382的端部。当支撑轴386旋转时，预处理喷嘴390可以随支撑臂382摆动而移动。预处理喷嘴390可通过摆动而移动至加工位置和待机位置。当从顶侧观察时，预处理喷嘴390可以被放置为与来自加工位置的基板w的中心轴匹配。例如，预湿液可以为表面活性剂的有机溶剂。有机溶剂可以为ipa。预湿液可以将在基板w上形成的疏水膜转变为湿润状态。

支撑轴386可以选择性地设置为被升高。此外，支撑臂382可以设置为沿其纵向方向向前和向后移动。

清洁处理构件400向基板w上供应第一液体和第二液体。清洁处理构件400包括喷嘴移动构件410、第一喷嘴420和第二喷嘴430。

喷嘴移动构件410同时将第一喷嘴420和第二喷嘴430移动到加工位置和待机位置。喷嘴移动构件410具有与喷嘴移动构件381相同的形状，因此省略详细说明。第一喷嘴420和第二喷嘴430中的每一个固定安装在支撑臂上。第一喷嘴420和第二喷嘴430的相对位置关于彼此固定定位。喷嘴移动构件410可以移动第一喷嘴420和第二喷嘴430，用于第一区域被供应第一液体且第二区域被供应第二液体，且可以在基板w的中心和端部之间移动。

第一喷嘴420供应第一液体，并且第二喷嘴430供应第二液体。第一液体和第二液体以彼此不同的方式排出。第一液体可以以滴落方式排出，并且第二液体可以以雾气方式排出。向基板上供应第二液体的第二区域可以被包括在向基板上供应第一液体的第一区域内。也就是说，在由第一液体形成的液膜上，第二液体可以以雾气方式排出。第二液体的排出区域可以设置为比由第一液体形成的液膜更小或相同。将第一液体和第二液体中的每一个作为包括有机溶剂的液体提供。例如，第一液体可以作为有机溶剂和与化学品混合的混合物提供，第二液体可以作为有机溶剂提供。有机溶剂可以为包括ipa的液体，化学品可以为具有碱性的液体。化学品可以为与h2o2、nh3和h2o混合的混合物。有机溶剂可以占第一液体体积的大于50％。

化学品可以可选地为具有酸性的液体。然而，为了清洁残留在基板w上小于微米尺寸的颗粒，可以使用具有碱性的第一液体，而不是具有酸性的第一液体。与比酸性液体相比，这可以利用碱性液体的ζ-电势更容易地清洁小于微米尺寸的颗粒。例如，微米尺寸可以为90nm。

此外，第一液体和第二液体可以分别作为与有机溶剂和化学品混合的混合物提供。

以雾气方式排出的第二液体可以通过物理力去除疏水膜上剩余和产生的颗粒。雾气方式可以以双流体方式、微小排出孔方式和压电元件方式中的一种使用。在此，双流体方式可以将第二液体与压力气体混合。微小排出孔方式可以从具有多个小直径的排出孔排出第二液体。压电元件方式可以通过允许振动来排出第二液体。在该实施方式中，第二液体被解释为以双流体方式排出。第二液体以比第一液体大的排出压力排出。从第二喷嘴430排出第二液体的雾气方式比用于排出第一液体的滴落方式更容易去除微米尺寸以上的颗粒。例如，微小尺寸可以为90nm。

液体供应构件将第一液体供应到第一喷嘴420，并将第二液体供应到第二喷嘴430。液体供应构件包括有机溶剂储存器、化学品储存器、气体储存器、第一液体供应管线442、第二液体供应管线444和气体供应管线446。第一液体供应管线将有机溶剂储存器和化学品储存器连接到第一喷嘴420。第一混合物构件安装在第一液体供应管线上。第一混合物构件混合有机溶剂和化学品。可选地，有机溶剂和化学品可以在通过第一液体供应管线供应期间在线混合。第二液体供应管线444将有机溶剂储存器连接至第二喷嘴430。气体供应管线446将气体储存器连接至第二喷嘴430。存储在气体储存器中的气体通过气体供应管线446供应到第二喷嘴430。气体对设置在第二喷嘴430中的第二液体加压。加压的第二液体可以以雾气方式排出。例如，气体可以为惰性气体。惰性气体可以为n2气。

干燥处理构件460在基板w的处理表面上供应干燥流体。根据一个实施方式，基板w的处理表面可以为基板w的上表面。干燥处理构件460包括喷嘴移动构件470、干燥喷嘴480、加热喷嘴492、加热供应管线494和加热器496。喷嘴移动构件470将干燥喷嘴480移动至加工位置和待机位置。喷嘴移动构件470具有与喷嘴移动构件381相同的形状，因此省略了详细说明。例如，干燥液体可以为有机溶剂。有机溶剂可以为ipa。

加热喷嘴492将加热液体供应至基板w的非处理表面。基板w的非处理表面可以为基板w的底表面。将加热喷嘴492安装在旋转头340的上表面的中央。加热喷嘴492设置为使其出口向上突出。加热供应管线494连接至加热喷嘴492。加热供应管线494向加热喷嘴492供应加热液体。加热器496安装在加热供应管线494中。加热器496用热处理加热液体。例如，加热液体可以为纯的。加热器496可以通过利用热量处理高于室温的加热液体来增加基板w的温度。

控制器500控制液体供应单元。控制器500顺序地进行预润湿阶段、清洁处理阶段和干燥处理阶段。控制器500控制预处理构件以在预润湿阶段中将预湿液供应到形成在基板w上的疏水膜。控制器500控制预处理构件以在清洁处理阶段中将第一液体和第二液体供应至基板w上形成的疏水膜。控制器500在干燥处理阶段中将干燥液体供应至基板w的处理表面，并且控制干燥处理构件用于将加热液体供应至基板w的非处理表面。根据一个实施方式，清洁处理阶段中可以通过第一液体在基板上形成液膜，并且可以在液膜上将第二液体排出。第一液体可以在供应第二液体的同时连续地供应。

以下解释使用上述基板处理装置清洁基板w的工艺。该实施方式解释了利用清洁工艺处理在基板w上形成的疏水膜的方法。在该实施方式中，疏水膜可以为可以用beol(后端线)工艺沉积的sicn、ulk(ultralow-k)和lk(low-k)。

图4至图7是使用图2的液体供应单元的基板处理工艺的截面图。参考图4至7，当进行预润湿阶段时，通过基板支撑单元340旋转基板w，并且将预处理喷嘴390从待机位置移动到加工位置。预处理喷嘴390向基板w的中心供应预湿液。使预湿液从基板w的中心扩散到整个区域。改变基板w上形成的疏水膜，使其表面湿润。当预湿润阶段完成时，进行清洁处理阶段。

在清洁处理阶段中，供应第一液体，然后供应第二液体。在供应第二液体的同时连续地供应第一液体。通过第一液体在基板上形成液膜，并且向液膜上排出第二液体。供应第二液体的第二区域的排出区域包括在由第一液体形成的液膜内。

当进行清洁处理阶段时，使预处理喷嘴390移动到待机位置，并且第一喷嘴420移动为与基板w的中心相对。从而当从顶侧观察时，第二喷嘴430设置在偏离基板w的中心的位置。第一喷嘴420利用滴落方式排出第一液体，并且通过喷嘴移动构件410摆动地移动。液膜通过第一液体形成在基板上，并且液膜形成为更远离基板w的中心。液膜形成于径向方向。例如，残留在基板w上的小于90nm的颗粒可以被第一液体去除。第二喷嘴430沿着第一喷嘴420移动的路径移动。当从顶侧观察时，第二喷嘴430位于第一喷嘴420的移动方向的后端。因此，排出第二液体的排出区域与由第一液体形成的液膜重叠。由于第二液体以雾气方式排出，所以可以去除残留在基板w上的超过90nm的颗粒。当第一液体和第二液体排出时，第一喷嘴和第二喷嘴可以从基板的中心到其端部移动一次，并且可以来回移动。当清洁处理阶段完成时，进行干燥处理阶段。

当进行干燥处理阶段时，使第一喷嘴420和第二喷嘴430移动到待机位置，并且使干燥喷嘴480移动到加工位置。加热喷嘴492在排出干燥液体之前将加热液体供应到基板w的底表面。从而基板w用比室温高的温度进行处理。在经过一定时间之后，干燥喷嘴480将干燥液体供应至基板w的上表面。干燥流体的温度由于基板w的温度而升高。因此，可以降低干燥流体的表面张力，并且其蒸发速率可以增加。

在上述实施方式中，第一喷嘴420和第二喷嘴430被解释为它们的相对位置是固定的，因为它们固定至一个支撑臂410。然而，如图8所示，第一喷嘴420和第二喷嘴430可以分别通过联接至支撑臂410a、410b而被独立驱动。