消泡单元以及包括其的衬底处理装置的制作方法

本发明涉及一种消除液体的气泡的消泡单元以及包括其的衬底处理装置。

背景技术：

通常，在制造平板显示设备或半导体的过程中，在处理玻璃衬底或晶片的过程中进行各种工序诸如光致抗蚀剂涂覆工序、显影工序、蚀刻工序和灰化工序。

特别地，随着电路图案由于半导体设备具有高密度、高集成度和高性能而快速地变得更精细，残留在衬底表面的污染物诸如颗粒、有机污染物和金属污染物极大地影响了设备的特性和生产量。由于这一点，去除粘附在衬底表面的各种污染物的清洗工序是非常重要的，并且在用于制造半导体的单元工序之前和之后都进行清洗衬底的工序。

同时，在制造衬底的过程中，向衬底供应各种化学品以进行液体处理工艺。供给衬底的化学品可以根据其化学特性自然氧化并可能产生气泡。当向衬底供应具有气泡的化学品时，降低了液体处理工艺的效率。

因此，有必要在向衬底供应化学品之前消除存在于化学品中的气泡。

技术实现要素：

本发明构思提供一种消除存在于液体中的气泡的消泡单元以及包括其的衬底处理装置。

本发明构思要解决的问题不限于上述问题，并且本领域技术人员从说明书和附图中将清楚地理解本发明构思所适用的未提到的问题。

本发明构思提供消泡单元。

根据本发明的一方面，提供了一种消泡单元，包括：本体，所述本体在其内部具有使液体流过的内部空间；液体引入管，所述液体通过所述液体引入管供应至所述本体；液体排出管，消除了气泡的所述液体通过所述液体排出管从所述本体排出；气泡排出管，所述气泡通过所述气泡排出管从所述内部空间排出；和位于所述内部空间中的棒状杆，所述棒状杆的长度沿所述本体的纵向延伸，其中，在所述本体的所述内部空间中提供位于所述液体引入管与所述液体排出管之间的渐变横截面部件并且所述渐变横截面部件的横截面沿所述本体的纵向渐变。

根据实施方式，在所述本体的所述内部空间中还可以提供；位于所述渐变横截面部件的上部和下部的任一处的大横截面部件，所述大横截面部件从所述渐变横截面部件的一端延伸并具有比所述渐变横截面部件大的横截面；和位于所述渐变横截面部件的上部和下部的另一处的小横截面部件，所述小横截面部件从所述渐变横截面部件的相对端延伸并具有比所述渐变横截面部件小的横截面。

根据实施方式，所述液体引入管可以连接至所述大横截面部件，所述液体排出管可以连接至所述小横截面部件，并且所述大横截面部件可以位于比所述小横截面部件更高的位置处。

根据实施方式，所述气泡排出管可以连接至所述本体的上表面。

根据实施方式，所述大横截面部件和所述小横截面部件沿其纵向可以具有相同的横截面。

根据实施方式，随着所述渐变横截面部件沿其纵向延伸，其横截面可以变小。

根据实施方式，所述渐变横截面部件可以具有锥形，所述锥形的上表面面积比其下表面面积大。

根据实施方式，在所述本体的底表面上可以形成固定所述杆的联接凹处，并且所述杆可以联接至所述联接凹处。

根据实施方式，所述杆的高度可以高于所述小横截面部件的高度，并且所述杆的最上表面可以位于低于所述渐变横截面部件的上侧的位置处。

根据实施方式，所述杆可以在其外表面上具有螺旋凹槽。

根据实施方式，所述液体引入管可以在本体的内壁的切线方向上连接至所述内壁使得当液体被引入所述内部空间时所述液体沿所述内壁打旋。

根据实施方式，所述螺旋凹槽可以以与所述内部空间中的液体打旋的方向相反的方向形成在。

本发明提供了用于处理衬底的装置。

根据本发明的另一方面，提供了用于处理衬底的装置，所述装置包括：在其内部具有处理空间的容器；位于所述处理空间中用于支撑衬底的支撑单元；向置于所述支撑单元上的衬底供应液体的液体供应单元；和消除由所述液体供应单元供应的液体的气泡的消泡单元，其中所述消泡单元包括：本体，所述本体在其内部具有使液体流过的内部空间；液体引入管，所述液体通过所述液体引入管供应至所述本体；液体排出管，消除了气泡的所述液体通过所述液体排出管从所述本体排出；连接至所述本体的上表面的气泡排出管，所述气泡通过所述气泡排出管从所述内部空间排出；和位于所述内部空间中的棒状杆，所述棒状杆的长度沿所述本体的纵向延伸，其中，在所述本体的所述内部空间中提供位于所述液体引入管与所述液体排出管之间的渐变横截面部件并且所述渐变横截面部件的横截面沿所述本体的纵向渐变。

根据实施方式，在所述本体的内部空间中还提供了：位于所述渐变横截面部件的上部和下部的任一处的大横截面部件，所述大横截面部件从所述渐变横截面部件的一端延伸并具有比所述渐变横截面部件大的横截面：和位于所述渐变横截面部件的上部和下部的另一处的小横截面部件，所述小横截面部件从所述渐变横截面部件的相对端延伸并具有比所述渐变横截面部件小的横截面，并且所述液体引入管可以连接至所述大横截面部件，所述液体排出管可以连接至所述小横截面部件，并且所述大横截面部件可以位于比所述小横截面部件更高的位置处。

根据实施方式，所述大横截面部件和所述小横截面部件沿其纵向可以具有相同的横截面。

根据实施方式，所述渐变横截面部件可以具有锥形，其上表面面积比其下表面面积大。

根据实施方式，在所述本体的底面上可以形成固定所述杆的联接凹处，并且所述杆可以联接至所述联接凹处。

根据实施方式，所述杆的高度可以高于所述小横截面部件的高度，并且所述杆的最上表面可以位于低于所述渐变横截面部件的上侧的位置处。

根据实施方式，所述杆在其外表面上可以具有螺旋凹槽。

根据实施方式，所述液体引入管可在沿本体的内壁的切线方向上连接至所述内壁使得当液体被引入所述内部空间时所述液体沿所述内壁打旋，并且所述螺旋凹槽以与所述内部空间中液体打旋的方向相反的方向形成。

附图说明

上述和其他目的和特征从参照附图的以下描述中将显而易见，其中遍及各个附图，除非另有规定，相同的参考标记表示相同的部件，并且其中：

图1示出根据本发明构思的实施方式的衬底处理系统的平面图；

图2示出在图1的处理室中设置的衬底处理系统的构造的示意图；

图3示出在图1的处理室中设置的衬底处理装置的截面图；

图4示出根据本发明构思的实施方式的消泡单元的剖面透视图；

图5示出图4的消泡单元的截面图；

图6示出图4的杆的透视图；

图7示出图4的杆的前视图；

图8示出被引入图4的消泡单元中的液体流的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明构思的示例性实施方式。本发明构思的实施方式可以以各种形式修改并且本发明构思的范围不应视为受限于以下实施方式。提供本发明构思的实施方式是为了向本领域技术人员更全面地描述本发明构思。因此，放大了附图中构件的形状以突出更清楚的描述。

本发明构思的实施方式可以以各种形式修改并且本发明构思的范围不应视为受限于以下描述的本发明构思的实施方式。提供本发明构思的实施方式是为了向本领域技术人员更全面地描述本发明构思。因此，放大了附图中构件的形状等以突出更清楚的描述。

图1示出根据本发明构思的实施方式的衬底处理系统的平面图。参照图1，衬底处理系统1包括转位模块10和工艺处理模块20。转位模块10包括多个装载端口120和送料架140。装载端口120、送料架140和工艺处理模块20可以依次设置成一行。在下文中，装载端口120、送料架140和工艺处理模块20依次设置的方向将称为第一方向12。当从顶部看垂直于第一方向12的方向将称为第二方向14，并且垂直于包括第一方向12和第二方向14的平面的方向将称为第三方向16。

接纳衬底W的载体130位于装载端口120上。设置多个装载端口120并沿第二方向14排成一行。图1示出设置四个装载端口120。然而，装载端口120的个数可以根据诸如工艺处理模块20的处理效率或占用空间(footprint)的情况而增加或减少。在载体130中形成有支撑衬底W的周边而设置的多个插槽(未示出)。沿第三方向16设置多个插槽，并且衬底W位于载体130中使得衬底W堆叠成沿第三方向16彼此间隔。正面开口标准箱(FOUP)可以用作载体130。

工艺处理模块20包括缓冲单元220、送料室240和多个处理室260。送料室240布置成使得其纵向平行于第一方向12。处理室260沿第二方向14布置在送料室240的相对两侧。位于送料室240一侧的处理室260与位于送料室240相对侧的处理室260相对于送料室240彼此对称。一些处理室260沿送料室240的纵向设置。而且，一些处理室260布置成彼此堆叠。也就是说，具有A×B(A和B是自然数)阵列的处理室260可以布置在送料室240的一侧。在这里，A是沿第一方向12设置成一排的处理室260的数目，且B是沿第三方向16设置成一排的处理室260的数目。当在送料室240的一侧设置4个或6个处理室260时，处理室260可以以2×2或3×2的阵列设置。处理室260的数目可以增加或减少。与上述描述不同，处理室260可以仅设置在送料室240的一侧。此外，与上述描述不同，处理室260可以设置在送料室240的一侧或相对两侧以形成单层。

缓冲单元220设置在送料架140和送料室240之间。缓冲单元220在送料室240和送料架140之间提供用于衬底W在被运送之前所停留的空间。缓冲单元220中设置有放置衬底W的插槽(未示出)和沿第三方向16设置的彼此间隔的多个插槽(未示出)。缓冲单元220面向送料架140和面向送料室240的表面是开放的。

送料架140在位于装载端口120中的载体130和缓冲单元220之间运送衬底W。送料架140中设有转位轨道142和转位机械手144。转位轨道142布置成其纵向平行于第二方向14。转位机械手144安装在转位轨道142上并沿转位轨道142在第二方向14上线性移动。转位机械手144具有基座144a、本体144b和多个转位臂144c。基座144a安装成沿转位轨道142移动。本体144b联接至基座144a。本体144b设置成在基座144a上沿第三方向1移动。本体144b设置成在基座144a上旋转。转位臂144c联接至本体144b，并设置成相对于本体144b向前和向后移动。多个转位臂144c设置成单独被驱动。转位臂144c设置成沿第三方向16相互间隔地堆叠。当衬底W被从工艺处理模块20运送至载体130时，一些转位臂144c被使用，并且当将衬底W从载体130运送至工艺处理模块20时，一些转位臂144c可被使用。这个结构可以在通过转位机械手144载入和载出衬底W的过程中防止在工艺处理之前从衬底W产生的颗粒在工艺处理之后被吸附至衬底W。

送料室240在缓冲单元220与处理室260之间和在处理室260与处理室260之间运送衬底W。送料室240中设有导引轨道242和主机械手244。导引轨道242布置成使得其纵向平行于第一方向12。主机械手244安装在导引轨道242上并在导引轨道242上沿第一方向12线性移动。主机械手244具有基座244a、本体244b和多个主臂244c。基座244a安装成沿导引轨道242移动。本体244b联接至基座244a。本体244b设置成在基座244a上沿第三方向16移动。本体244b设置成在基座244a上旋转。主臂244c联接至本体244b，并相对于本体244b向前和向后移动。多个主臂244c设置成单独被驱动。主臂244c设置成沿第三方向16相互间隔地堆叠。当衬底W被从缓冲单元220运送至处理室260时所使用的主臂244c可以与当衬底W被从处理室260运送至缓冲单元220中时所使用的主臂244不同。

处理室260中设有在衬底W上进行清洗工序的衬底处理装置300。设置在处理室260中的衬底处理装置300可以根据所进行的清洗工序的种类而具有不同的结构。可选择地，处理室260中的衬底处理装置300可以具有相同的结构。可选择地，处理室260可以分成多个组使得属于相同组的处理室260中的衬底处理装置300的结构相同并且属于不同组的处理室260中的衬底处理装置300的结构不同。例如，当处理室260被分成两组时，第一组处理室260可以设置在送料室240的一侧，且第二组处理室260可以设置在送料室240的相对侧。可选择地，在送料室240的相对两侧，第一组处理室260可以设置在送料室240的下侧，且第二组处理室260可以设置在传送室240的上侧。可以根据所使用的化学品的种类或清洗方法的类型对第一组处理室260和第二组处理室260进行分类。

将在下文中描述通过使用处理液对衬底W进行清洗的衬底处理装置300的例子。图2示出设置在图1的处理室中的衬底处理系统的构造的示意图。图3示出设置在图1的处理室中的衬底处理装置的截面图。参照图2和图3，衬底处理装置300包括容器320、支撑单元340、升降单元360、液体供应单元380和消泡单元400。

容器320提供其中进行衬底处理工艺的空间。容器320的上侧是开放的。容器320具有内回收管322、中间回收管324和外回收管326。回收管322、324和326回收工艺中使用的不同处理液。内回收管322设置成具有环绕支撑单元340的环孔形状。中间回收管324设置成具有环绕内回收管322的环孔形状。外回收管326设置成具有环绕中间回收管324的环孔形状。内回收管322的内部空间322a、内回收管322与中间回收管324之间的空间324a和中间回收管324与外回收管326之间的空间326a用作入口，通过所述入口处理液被引入内回收管322、中间回收管324和外回收管326中。在回收管322、324和326底面向下方向上从向回收管322、324和326垂直延伸的回收管线322b、324b和326b分别与回收管322、324和326连接。回收管线322b、324b和326b排出分别通过回收管322、324和326引入的处理液。所排出的处理液可以通过外部处理液再循环系统(未示出)再使用。

支撑单元340设置在容器320中。在衬底处理过程期间，支撑单元340支撑并旋转衬底W。支撑单元340包括本体342、多个支撑销344、多个卡盘销346、和支撑轴348。从顶部看本体342具有基本圆形的上表面。可以通过马达349旋转的支撑轴348固定地联接至本体342的底部。设置有多个支撑销344。支撑销344可以彼此间隔地布置在本体342的上表面的周边并从本体342向上突出。支撑销344通过其组合而布置成具有总体环孔形状。支撑销344支撑衬底W的后表面的周边使得衬底W与本体342的上表面间隔预定距离。

设置多个卡盘销346。与支撑销344相比，卡盘销346布置成与本体342的中心距离更远。卡盘销346设置成从本体342向上突出。卡盘销346支撑衬底W的侧面使得当支撑单元340被旋转时衬底W不会从适当的位置侧向地脱离。卡盘销346设置成在待料位置和支撑位置之间沿本体342的径向线性移动。与支撑位置相比，待料位置是与本体342的中心相距更远的位置。当衬底W装载到支撑单元340或从支撑单元340卸载时，卡盘销346处于待料位置，而当在衬底上进行工艺处理时，卡盘销346处于支撑位置。在支撑位置，卡盘销346与衬底的侧面接触。

升降单元360向上和向下线性移动容器320。当容器320被向上和向下移动时，容器320与支撑单元340的相对高度变化。升降单元360包括支架362、移动轴364和驱动器366。

支架362固定地安装在容器320的外壁上。通过驱动器366被向上和向下移动的移动轴364固定地联接至支架362。当衬底W位于支撑单元340上或从支撑单元340吊离时，容器32被降低使得支撑单元340向容器320的上侧突出。当执行工序时，根据供给衬底W的处理液的种类而调整容器320的高度使得处理液被引入预置的回收管360中。

例如，当用第一处理液处理衬底W时，衬底W处于对应于内回收管322的内部空间322a的高度上。另外，当用第二处理液和第三处理液处理衬底W时，衬底W可以置于与内回收管322与中间回收管324之间的空间324a和中间回收管324与外回收管326之间的空间326a对应的高度上。与上述不同，升降单元360可以向上和向下移动支撑单元340而非容器320。

液体供应单元380在衬底W处理过程期间向衬底W供应处理液体。液体供应单元380包括液体供应管线381、阀门385、喷嘴支架382、喷嘴384、支撑轴386和驱动器388。支撑轴386的纵向沿第三方向16设置，并且驱动器388联接至支撑轴386的下端。驱动器388旋转并升降支撑轴386。喷嘴支架382垂直联接至支撑轴386的与驱动器388联接的一端相对的一端。喷嘴384安装在喷嘴支架382一端的底面上。喷嘴384通过驱动器388被移动至处理位置和待料位置。处理位置是喷嘴384设置在容器320的垂直上部的位置，而待料位置是偏离容器320的垂直上部的位置。喷嘴382接收来自液体供应管线381的液体并将液体供应到衬底W上。阀门385安装在液体供应管线381中。阀门385调整供应于喷嘴382的液体的量。

可以设置一个或多个液体供应单元380。当设置多个液体供应单元380时，可以通过不同的液体供应单元380提供化学品、冲洗液或有机溶剂。冲洗液可以是纯水，且有机溶剂可以是异丙醇蒸汽和惰性气体或异丙醇液体的混合物。

图4示出根据本发明构思的实施方式的消泡单元的剖面透视图。图5示出图4的消泡单元400的截面图。在下文中，参照图4和图5，消泡单元400将液体中的气泡消除。所述液体是供应至衬底W上的液体。例如，供应至消泡单元400的液体可以是混合有多种液体的液体。消泡单元400连接至液体供应单元。消泡单元400连接至液体供应管线381以在液体供应到衬底W上之前消除气泡。

消泡单元400包括本体410、液体引入管420、液体排出管430、气泡排出管440和杆450。

本体410具有内部空间401。内部空间401是通过其从外部流供应液体的空间。当液体流经本体410的内部空间401时，气泡被消除。本体410包括上本体411、渐变本体412和下本体413。上本体411具有圆柱形。渐变本体412位于上本体411的下侧并连接至上本体411。渐变本体412具有其横截面随着其向下侧延伸而变小的形状。渐变本体412可以具有锥形。下本体413位于渐变本体412的下侧并连接至渐变本体412。下本体413具有圆柱形。下本体413的横截面比上本体411的横截面小。本体410通过联接上本体411、渐变本体412和下本体41形成，且内部空间401通过上本体411、渐变本体412和下本体413的组合形成。

液体通过液体引入管420被引入本体410的内部空间401中。在通过液体供应单元380向衬底W供应液体之前，液体通过液体引入管420被供应至消泡单元400。液体引入管420联接至本体410。液体引入管420联接至本体410的上部外表面。液体引入管420联接至上本体411。液体引入管420连接至大横截面部件403。液体引入管420向大横截面部件403供应液体。

液体排出管430是通过其排出已在内部空间401中消除气泡的液体的管。在本体410的内部空间401中消除气泡之后，通过液体供应单元将液体供应至衬底W上。液体排出管430联接至本体410。液体排出管430联接至本体410的下部外表面。液体排出管430联接至下本体413。液体排出管430联接至小横截面部件405。液体排出管430从小横截面部件405向外部排出液体。

气泡排出管440是通过其将气泡排到外部的管。气泡排出管440联接至本体410的上表面415。通过气泡排出管440排出在本体410的内部空间401中产生的气泡。

本体410的内部空间401是用于消除从液体引入管420供应的液体中的气泡的空间。内部空间401包括大横截面部件403、渐变横截面部件404和小横截面部件405。

渐变横截面部件404位于本体410的内部空间401中的液体引入管420与液体排出管430之间。渐变横截面部件404位于渐变本体412中。渐变横截面部件404的横截面沿本体410的纵向而变化。例如，渐变横截面部件404的横截面随着其沿其纵向延伸而变小。渐变横截面部件404可以具有锥形，其上表面的面积比其下表面面积大。

大横截面部件403位于渐变横截面部件404的上侧。大横截面部件403位于上本体411中。大横截面部件403从渐变横截面部件404的一端延伸。作为例子，大横截面部件403从渐变横截面部件404的上部延伸。大横截面部件403的横截面比渐变横截面部件404的横截面大。大横截面部件的横截面沿其纵向是均匀的。大横截面部件403可以位于上本体411中。大横截面部件403连接至液体排出管430。气泡排出管440连接至大横截面部件403。液体排出管430连接至大横截面部件403的侧表面，并且气泡排出管440连接至大横截面部件403的上部。

小横截面部件405位于渐变横截面部件404的下侧。小横截面部件405位于下本体413中。小横截面部件405从渐变横截面部件404的相对一端延伸。作为例子，小横截面部件405从渐变横截面部件404的下部延伸。小横截面部件405的横截面比渐变横截面部件404的横截面小。小横截面部件的横截面沿其纵向是均匀的。小横截面部件405可以位于下本体413的内部。小横截面部件405连接至液体排出管430。

从液体排出管430引入的液体依次流经大横截面部件403、渐变横截面部件404和小横截面部件405。当液体流经大横截面部件403、渐变横截面部件404和小横截面部件405时，气泡被从液体中消除。

虽然已经例示出大横截面部件403位于渐变横截面部件的上侧并且小横截面部件405位于渐变横截面部件的下侧，但本发明构思不限于此，而大横截面部件403可以位于渐变横截面部件404的下侧并且小横截面部件405可以位于渐变横截面部件404的上侧。

图6示出图4的杆的透视图。图7示出图4的杆的前视图。在下文中，参照图6和图7，杆450设置在本体410的内部空间401中。杆450位于内部空间401中。杆450的长度沿本体410的纵向延伸。杆450具有棒状。杆450联接并固定至形成在本体410的底表面426上的联接凹处419。在杆450的外表面上形成至少一个螺旋凹槽451。设置多个螺旋凹槽451。在本体410的外表面上，螺旋凹槽451具有气旋形状。当液体被从液体引入管420引入到内部空间401中时，螺旋凹槽451的方向与液体沿本体410的内壁打旋的方向相反。例如，该方向可以是逆时针方向。

在杆450的下部形成联接至联接凹处419的螺纹453。杆450的高度大于小横截面部件405的高度。杆450的最上表面位于低于渐变横截面部件404的上侧的位置处。杆450的高度小于渐变横截面部件404与小横截面部件405总体的高度和。

将在下文中描述通过消泡单元400消除气泡的过程。

通过液体排出管430将从外部供应的液体引入内部空间401。引入到内部空间401中的液体沿本体410的内壁以特定方向打旋。例如，如图8所示，其中的液体的方向可以是顺时针方向。液体流向本体410的下侧同时由于内部空间401的中心区与周边区之间的压差而打旋。渐变横截面部件404位于内部空间401中，并且渐变横截面部件404的横截面随着其向下侧延伸而变小使得当液体流向本体410的下侧时，液体的离心力可以显著提高。在这个过程中，由于杆450的螺旋凹槽451而在内部空间的中心处产生上升流。由于在与液体打旋的方向相反的方向上形成的螺旋凹槽451，在中心区产生了上升流，诸如由于内部空间的中心区与周边区之间的压差而产生的气旋。所述上升流使得液体中的气泡通过气泡排出管440排出。

其中消除了气泡的液体通过连接至本体410下部的液体排出管430排出。

与此不同，当在消泡单元400中未设置渐变横截面并且在杆450中未形成螺旋凹槽451时，当液体从上侧流向下侧时不能显著提高离心力，而且因为在内部空间的中心区未形成上升流，所以从液体中消除气泡的消泡速率低。

同时，在本发明构思的实施方式中，离心力随着液体向下侧移动而增加，并且可以通过在内部空间的中心区形成上升流而从液体中消除气泡。

当通过向衬底W供应液体来进行液体处理工艺时，可以提高处理衬底W工艺的效率，因为通过消泡单元400使供应至衬底W上液体中的气泡被消除。

虽然已经例示了通过使用消泡单元400来清洗衬底的装置，但本发明的构思不限于此，而是可以提供通过向衬底供应液体来进行衬底处理过程的装置以从液体中消除气泡。

根据本发明构思的实施方式，能够通过设置将供应至衬底上的液体中的气泡消除的消泡单元而提供有效的衬底处理工艺。

本发明构思的效果不限于上述效果，本领域技术人员能够从说明书和附图中理解本发明构思所适用的未提到的效果。

上述描述例示了本发明构思。而且，上述内容描述了本发明构思的示例性实施方式，并且本发明构思可以用在各种其他的组合、变化和环境中。也就是说，能够修改和修正本发明构思而不背离说明书中公开的本发明构思的范围、书面公开的等效范围、和/或本领域技术人员的技术或知识范围。所述实施方式描述了实现本发明构思的技术精神的最佳情况，而在详细的应用领域中和出于本发明构思的目的能够作出所需的各种变化。因此，本发明构思的详细描述并非意在以公开的实施方式的情况限制本发明构思。此外，应解释为所附权利要求包括其他实施方式。