专利名称：基板处理设备和基板处理方法
技术领域：
本发明涉及在基板处理设备内的气氛控制，该设备包括多个对半导体基板、用于液晶装置的玻璃基板等进行预定处理的处理装置。
背景技术：
在半导体装置或液晶装置的制造工序中，采用对半导体基板或玻璃基板进行各种处理的基板处理设备。在这样的基板处理设备中，设有多个负责一个工序的处理装置，以通过利用多个处理装置的并行处理来提高产量。
然而，如果只是简单地设置多个装置，则这些负责进行相同工序的装置不能以完全相同的方式发挥作用，从而导致处理后的基板之间质量差异。这样的质量差异归因于装置之间的差异。
为了避免装置之间的差异，曾有人建议在一个工序中设置具有相同参数(例如温度、液态化学品的流速、排放时机(discharge timing)等)的处理装置。
另一方面，设置多个装置会导致占位面积(footprint)增加。为此，曾有人建议以堆叠方式布置数目更多的处理装置。
然而，即使使多个处理装置设置有相同的参数(更特别地，建议是对处理结果产生影响的参数)，背景技术的设备仍然存在装置之间的差异问题。特别是在多个处理装置以堆叠方式布置时，装置之间的差异尤为显著。
发明内容
本发明涉及基板处理设备中的气氛控制，该设备包括对半导体基板、用于液晶装置的玻璃基板等进行预定处理的多个处理装置。
根据本发明的一个方案，该基板处理设备包括多个处理装置，其对多个基板进行相同的处理；和压力控制元件，其用于控制所述多个处理装置内的压力，以便所述多个处理装置提供基本相同的处理结果。
因此，可以抑制装置之间的差异。
优选地，所述多个处理装置包括布置在不同高度的装置。
处于不同高度的多个处理装置受到压力控制。因此，即使在已经严重地遭受装置之间的差异的结构内，也能抑制装置之间的差异。
本发明还旨在提供一种基板处理方法。该方法包括步骤(a)利用多个处理装置对多个基板进行相同的处理；(b)控制所述多个处理装置内的压力，以便所述多个处理装置提供基本相同的处理结果。
因此，本发明的目的在于抑制装置之间的差异，同时减少由于设置多个装置所导致的占位面积的增加。
通过下文结合附图对本发明的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征、方案和优点将变得更清楚。
图1是根据本发明的优选实施例的基板处理设备的平面图；图2是基板处理设备的正视图，其示出了液体化学品处理机的布置；图3示出了热处理机的布置；图4示出了在本发明的第一优选实施例中，如何将洁净空气供应至第二涂布处理机和显影处理机；图5示出了在第一优选实施例中，如何将内部气氛从第二涂布处理机的各第二涂布处理装置排出；图6是表示根据第一优选实施例的第二涂布处理机的操作的流程图；图7分别示出了背景技术的设备和第一优选实施例的基板处理设备产生的处理结果；图8示出了在背景技术的设备中处理的三个基板的薄膜沿其直径剖开的薄膜厚度的变化情况；图9示出了在第一优选实施例的基板处理设备中处理的三个基板的薄膜沿其直径剖开的薄膜厚度的变化情况；图10示出了根据本发明的第二优选实施例的第二涂布处理机。
具体实施例方式
图1是根据本发明的优选实施例的基板处理设备100的平面图。基板处理设备100负责例如光刻工艺中的抗蚀剂涂布、显影以及伴随的热处理和液体化学处理，用于在半导体基板(以下将简称为“基板”)上形成特定的电路图案。为了便于解释和描述，在图1以及图1后的附图中，垂直方向被定义为Z轴方向，水平面被定义为XY平面。这些定义是为了便于阐明相对位置。在图1以及图1后的附图中，以下讨论的方向并不限于这些定义。
参见图1，本发明第一优选实施例的基板处理设备100主要包括并置的5个区，这5个区包括依次布置的分度器(indexer)区(ID区)1、抗反射膜处理区(BARC区)2、抗蚀膜处理区(SC区)3、显影区(SD区)4、和界面区(IFB区)5。曝光装置(步进机(stepper))STP布置在IFB区5旁。曝光装置STP用于在抗蚀膜上形成特定的电路图案。各区被单独地连接于框架上。通过按照前述顺序连接各区的框架，形成基板处理设备100。
基板处理设备100具有并置的区，然而，其运行控制是基于作为称作“单元”的装置的构件。原则上，各单元具有目标装置以及用于控制该目标装置的单元控制器。该目标装置具有至少一个用于对基板W进行预定处理的处理装置、和用于将基板W传送至处理装置并接收来自处理装置的基板W的传送机构。
基板处理设备100还包括负责单元控制器的总体控制的主控制器Mc。主控制器Mc与未示出的主机通讯连接；对于安装了第一优选实施例的基板处理设备100的情况，该主机负责全部半导体制造步骤的管理。
主控制器Mc和各单元控制器根据预先准备的配方数据(recipe data)控制各个部分，从而操作基板处理设备100。配方数据是为各单元而产生的，其种类包括作为基板到各单元的通路的基板固定部件PASS的标识；与传送有关的设置，例如传送顺序或时机；限定各处理装置中的处理条件的设置。配方数据也为一批待处理的基板而产生，待处理的基板可以是一个单独的基板或者几个基板的组合(储存在同一个匣盒里的一组基板或一组预定数目的基板)。因此，基板处理设备100可以被认为是这样的设备为每一批基板限定了处理流程，并且这批基板中包含的每个基板都基于此处理流程受到预定的处理。
在基板处理设备100中，气体供应机构50(图4)将向下流的洁净空气供应至各区中，以防止由上升的颗粒和气流引起的对各区内的处理所产生的不利影响。各区保持在内部相对于外部的稍微正压的状态，以防止颗粒和污染物进入。特别地，BARC区2内的压力被设定为高于ID区1内的压力。因此，可以防止ID区1内的气氛流入BARC区2，从而各处理区可以不受设备100外部的气氛的影响地进行各自的处理。后面将讨论主控制器Mc(单元控制器)和气体供应机构50如何控制各单元内的压力。
ID区1用于从基板处理设备100的外部接收未处理的基板W，并将处理过的基板W传送至外部。ID区1包括匣盒工作台6和分度器特定(indexer-specific)传送机构7。
匣盒工作台6上能放置一排多个(图1中为4个)匣盒C，各匣盒能储存叠层排列的预定数目的基板W。
分度器特定传送机构7包括可动工作台7a，其能沿着匣盒工作台6在Y轴方向上水平移动；固定臂7b，其设置在可动工作台7a上，用于固定处于水平位置的基板W；和多个(图1中为3个)销10c，其从固定臂7b的末端部分向内凸出(参见图1)。固定臂7b能在Z轴方向上垂直移动，在水平面内枢转，并在枢转半径的方向上来回移动。基板W通过销10c而被固定在水平位置。采用这种结构，分度器特定传送机构7从匣盒C中依次取出未处理的基板W，用于后续处理，并且接收处理过的基板W，以将其依次送回匣盒C。
下面将简要地讨论基板W是如何在ID区1内进行传送的。首先，分度器特定传送机构7水平移动至与其中一个预定的匣盒C相对的位置。接着，固定臂7b上下移动，并进一步地来回移动，以从这个匣盒C中取出未处理的基板W。在固定臂7b固定住基板W的情况下，分度器特定传送机构7水平移动至与下文讨论的基板固定部件PASS1和PASS2相对的位置。分度器特定传送机构7将固定在固定臂7b上的基板W传送至上基板固定部件PASS1，以便向外传送基板。如果处理后的基板W被置于下基板固定部件PASS2上，以送回基板，则分度器特定传送机构7在固定臂7b上接收这个处理过的基板W，以将该基板储存至其中一个预定的匣盒C中。分度器特定传送机构7重复下述过程从匣盒C中取出未处理的基板W，以将该基板传送至基板固定部件PASS1，以及从基板固定部件PASS2接收已处理的基板W，以将该基板储存至匣盒C内。
图2是基板处理设备100的正视图，其示出了液体化学品处理机LP的布置。图3示出了以与图2相同的方向(Y方向)所见的热处理机TP的布置。随后，将参考图1、图2和图3描述BARC区2、SC区3和SD区4。
BARC区2负责在光致抗蚀膜下形成抗反射膜，用于减小在曝光装置STP中进行曝光期间产生的驻波或光晕。BARC区2包括第一涂布处理机8，其用于在基板W的表面上涂布抗反射膜；第一热处理机9，其负责进行涂布所需的热处理；和第一主传送机构10A，其用于在第一涂布处理机8和第一热处理机9之间传送和接收基板W。
SC区3负责在设有抗反射膜的基板W上形成光致抗蚀膜。第一优选实施例使用化学增强抗蚀剂(chemically amplified resist)作为光致抗蚀剂。SC区3包括第二涂布处理机20，其用于涂布光致抗蚀膜；第二热处理机16，其负责进行涂布所需的热处理；和第二主传送机构10B，其用于在第二涂布处理机20和第二热处理机16之间传送和接收基板W。
SD区4负责通过在曝光装置STP处的曝光，在设有预定电路图案的基板W上进行显影。SD区4包括显影处理机40，其利用显影液进行显影；第三热处理机31，其用于进行显影所需的热处理；和第三主传送机构10C，其用于在显影处理机40和第三热处理机31之间传送和接收基板W。
BARC区2、SC区3和SD区4中的第一主传送机构10A、第二主传送机构10B和第三主传送机构10C将被共同称为“主传送机构10”。第一涂布处理机8、第二涂布处理机20和显影处理机40将被共同称为“液体化学处理机LP”。第一热处理机9、第二热处理机16和第三热处理机31将被共同称为“热处理机TP”。
参见图1，在各BARC区2、SC区3和SD区4中，液体化学处理机LP和热处理机TP分别位于基板处理设备100的前侧和后侧，主传送机构10固定在其间。也就是说，在各BARC区2、SC区3和SD区4中，负责利用特定的液体化学品进行处理的液体化学处理机LP和负责进行热处理的热处理机TP以其间固定有主传送机构10的方式彼此间隔开。这样的布置抑制了由热处理机TP所导致的、对液体化学处理机LP的热效应。此外，在第一优选实施例的基板处理设备100中，热处理机TP的前侧(在主传送机构10的侧面)设置有未示出的热障，其可以避免对液体化学处理机LP的热效应。
参见图2，构成液体化学处理机LP的第一涂布处理机8、第二涂布处理机20和显影处理机40均具有多个以垂直堆叠关系布置的处理装置。
第一涂布处理机8包括以垂直堆叠关系布置的第一涂布处理装置8a、8b和8c(共3个)。第一涂布处理装置8a、8b和8c均具有旋转卡盘(spin chuck)11和喷嘴12等，其中旋转卡盘11用于在吸力的作用下将基板W固定在水平位置的同时，旋转基板W；喷嘴12用于提供涂布溶液，以在固定于旋转卡盘11上的基板W上形成抗反射膜。
同样地，第二涂布处理机20包括以垂直堆叠关系布置的第二涂布处理装置20a、20b和20c(共3个)。第二涂布处理装置20a、20b和20c均具有旋转卡盘21和喷嘴22等，其中旋转卡盘21用于在吸力的作用下将基板W固定在水平位置的同时，旋转基板W；喷嘴22用于提供涂布溶液，以在固定于旋转卡盘21上的基板W上形成抗蚀膜。
显影处理机40包括以垂直堆叠关系布置的显影装置40a至40e(共5个)。显影装置40a至40e均具有旋转卡盘41和喷嘴42等，其中旋转卡盘41用于在吸力的作用下将基板W固定在水平位置的同时，旋转基板W；喷嘴42用于向固定于旋转卡盘41上的基板W上提供显影溶液。
参见图3，构成热处理机TP的第一热处理机9、第二热处理机16和第三热处理机31均具有两组以垂直堆叠关系布置的多个处理装置。
第一热处理机9具有多个加热板HP，其能将基板W加热至预定温度，并使加热的基板W保持在这个温度；多个冷却板CP，其能将加热的基板W冷却至预定温度，并使冷却的基板W保持在这个温度；和多个粘合处理装置AHL，其负责在含有HMDS(六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane))的蒸气气氛(vapor atmosphere)中，对基板W进行热处理，以促进抗蚀膜粘合至基板W上。各热处理机的下部设有负责控制热处理机TP各部分的加热器控制器CONT。图3中用交叉标记(X)表示的位置被管道和线路占据，或者保留为将来设置其它处理装置的空区(empty space)。
同样地，第二热处理机16和第三热处理31均具有包括多个加热板HP、多个冷却板CP等的处理装置。与第一热处理机9类似，处理装置也布置在两个垂直的组中。第三热处理机31还包括将在下文讨论的基板固定部件PASS7和PASS8。
一些加热板HP可以配备有临时固定部件(未示出)，用于将加热的基板W临时置于其上。在这种情况下，加热的基板W从局部传送机器(未示出)传送至临时固定部件上一次。然后，主传送机构10B或10C可以接近临时固定部件，以接收基板W。也就是说，主传送机构10B和10C不直接接触加热板HP(更具体地，加热板HP的已加热的部分)来传递基板W，从而减小了对主传送机构10B和10C的热效应。在图1中，作为例子示出了临时的基板固定部件19，其设置于第二热处理机16和第三热处理机31上。
下面将讨论主传送机构10(10A、10B和10C)。下面将讨论的、设置在IFB区5内的第四主传送机构10D具有相同的结构。
主传送机构10具有基座10d和设置在基座10d上的两个(上和下)固定臂10a和10b(图1中仅示出其中之一)。固定臂10a和10b均具有基本呈C形的末端部分，该末端部分上设有从其上向内凸出的多个(图1中为3个)销10c。销10c用于将基板W固定在水平位置上。固定臂10a和10b通过未示出的驱动机构驱动，以便能在水平面内枢转，在Z轴方向上垂直移动，以及在枢转半径的方向上来回移动。
IFB区5负责在基板处理设备100和邻近基板处理设备100的曝光装置STP之间传送基板W。IFB区5主要包括界面特定传送机构35，其用于将基板W传送至曝光装置STP上以及从曝光装置STP上接收基板W；两个边缘曝光装置EEW，用于预先对涂布有光致抗蚀剂的基板W的周边进行曝光；供给缓冲器SBF，用于当曝光装置STP未能接收到基板W时，临时储存基板W；返回缓冲器RBF，用于当负责后期处理的处理部件未能处理经过曝光的基板W时，储存基板W；后文将讨论的基板固定部件PASS9和PASS10，其用于在第四主传送机构10D和界面特定传送机构35之间传送和接收基板W；第四主传送机构10D，其靠近边缘曝光装置EEW和SD区4中的加热板HP，并负责在边缘曝光装置EEW和这些加热板HP之间传送和接收基板W。两个边缘曝光装置EEW、返回缓冲器RBF和基板固定部件PASS9和PASS10依次从上至下垂直堆叠。供给缓冲器SBF和返回缓冲器RBF均具有能储存两个以上层叠基板的腔室(cabinet)。
参见图2，边缘曝光装置EEW均具有旋转卡盘36和光辐射器37等，其中旋转卡盘36用于在吸力的作用下将基板W固定在水平位置的同时，旋转基板W；光辐射器37用于对固定于旋转卡盘36上的基板W的周边进行曝光。两个边缘曝光装置EEW以垂直堆叠关系布置在IFB区5的中央。
参见图2，界面特定传送机构35包括可动工作台35a，其能在水平方向(Y轴方向)移动；和固定臂35b，其设置在可动工作台35a上，用于固定基板W。通过未示出的驱动装置，固定臂35b能上下移动、枢转、以及在枢转半径的方向来回移动。界面特定传送机构35的水平移动范围延伸至基板固定部件PASS9和PASS10叠置结构下的位置，在此处，基板W被传送至曝光装置STP并从曝光装置STP接收基板W。在界面特定传送机构35的移动范围的相对位置处，基板W被传送至基板固定部件PASS9和PASS10，并从基板固定部件PASS9和PASS10接收基板W；并且，基板W还被储存至供给缓冲器SBF中，以及从供给缓冲器SBF取出基板W。
下面将讨论基板W在基板处理设备100内的传送情况，其中着重讨论相邻区之间的传送情况。在基板处理设备100中，各相邻区之间的边界设有隔离件13，其用于在区之间提供气氛隔离。上和下基板固定部件PASS1和PASS2、上和下基板固定部件PASS3和PASS4、以及上和下基板固定部件PASS5和PASS6成对地设置在各隔离件13上，同时部分地穿过隔离件13。用于冷却基板W的冷却板设置在基板同定部件PASS4和PASS6下方。
基板固定部件PASS1和PASS2从上至下依次布置在ID区1和BARC区2之间。基板固定部件PASS3和PASS4以类似的方式布置在BARC区2和SC区3之间。基板固定部件PASS5和PASS6以类似的方式布置在SC区3和SD区4之间。
用于在SD区4和IFB区5之间传送和接收基板W的基板固定部件PASS7和PASS8布置在SD区4的第三热处理机31中。如上所述，基板固定部件PASS9和PASS10布置在IFB区5中。基板固定部件PASS1至PASS10被共同地称为基板固定部件PASS。
基板固定部件PASS1至PASS10均具有能支撑基板W的多个未示出的支撑销和光学传感器S。光学传感器S用于探测基板W是否在支撑销上。
十个基板固定部件PASS1至PASS10布置在五个位置的上侧和下侧。上基板固定部件PASS用于基本沿着从ID区1到曝光装置STP的方向(以下被称为“供给方向”)传送基板W。下基板固定部件PASS用于基本沿着从曝光装置STP到ID区1的方向(以下被称为“返回方向”)传送基板。
如上所述，以单元为基础对基板处理设备100进行控制。因此，基板处理设备100包括并置的、可独立操作的六个单元，并且基板固定部件PASS1至PASS10负责在单元之间传送基板。
下面将以SC单元C3为例，讨论如何在相邻的单元之间传送基板以及如何在一个单元内传送基板。
基板固定部件PASS3沿着供给方向进入到SC单元C3的入口，用于从相邻的BARC单元C2接收基板W。用作基板W沿着供给方向进入各单元的入口的基板固定部件PASS将被称为“供给特定入口通道”SI。同样地，供给方向上的出口、返回方向上的入口以及返回方向上的出口将分别被称为“供给特定出口通道”SO、“返回特定入口通道”RI和“返回特定出口通道”RO。关于SC单元C3，基板同定部件PASS5、PASS6和PASS4分别作为通道SO、通道RI和通道RO进行作用。
当未处理的基板W从BARC单元C2中的第一主传送机构10A传送至作为进入SC单元C3的供给特定入口通道SI的基板固定部件PASS3上时，基板固定部件PASS3的光学传感器S检测该基板W的存在与否。响应此时产生的表示基板W存在与否的信号，负责控制SC单元C3的单元控制器CT3控制SC单元C3中的第二主传送机构10B，以在某特定时刻接收固定在基板固定部件PASS3上的基板W。当第二主传送机构10B固定待通过作为返回特定出口通道RO的基板固定部件PASS4返回至BARC单元C2的基板W时，单元控制器CT3还控制第二主传送机构10B，将基板W送回。
为了传送基板W，第二主传送机构10B使固定臂10a和10b一起上下移动，并枢转至分别与基板固定部件PASS3和PASS4相对的位置。然后，固定在固定臂10b上的处理后的基板被传送至作为返回特定出口通道RO的基板固定部件PASS4。此后，空的固定臂10b被再次驱动，以接收固定在作为供给特定入口通道SI的基板固定部件PASS3上的基板W。也就是说，只有固定臂10b负责传送基板W。
因此，基板固定部件PASS3是空的，而基板固定在基板固定部件PASS4上。基板固定部件PASS3和PASS4的各光学传感器S检测基板的存在与否，并且表示基板固定部件PASS3和PASS4的各自状态的信号被送至BARC单元C2的单元控制器CT2。响应此信号，可以将随后的基板W传送至BARC单元C2。
在将基板W传送至基板固定部件PASS3和PASS4以及从基板固定部件PASS3和PASS4接收基板W后，第二主传送机构10B根据配方数据RD的设定，在单元控制器CT3的控制下，将接收的基板W原则上传送至预定处理装置。在SC单元C3的情况下，基板W被传送至冷却板CP、加热板HP和第二涂布处理装置20a、20b和20c其中的任一个。第二主传送机构10B使没有基板W的空固定臂10a和同定有基板W的固定臂10b一起上下移动，并枢转至与基板W待传送至的特定处理装置相对的位置。接收基板W的处理装置通常容纳先前经过处理的基板W。首先，空的臂10a向前移动，以接收先前在特定处理装置中经过处理的基板W。接着，固定未处理的基板W的固定臂10b向前移动，以将基板W传送至特定处理装置中的指定位置。
第二主传送机构10B基于配方数据RD的设定，在单元控制器CT3的控制下，继续通过固定臂10a和10b将基板传送至特定处理装置和从该特定处理装置接收基板。也就是说，没有固定基板W的一个固定臂接收在特定处理装置中处理过的基板W，而固定在另一个固定臂上的基板W被传送至特定处理装置中的指定位置。然而，当第二主传送机构10B接收在加热板HP内处理过的基板W时，仅固定臂10a或10b其中之一被控制成可运转。这样就抑制了对来自固定臂10a和10b的基板W的热效应，并使这种热效应的“波动”最小。
基板W在已经连续地在某些处理装置之间传送且在那里经过特定处理后，被传送至作为供给特定出口通道SO的基板固定部件PASS5，以便从SC单元C3传送至SD单元C4。从SC单元C3至SD单元C4的传送与从BARC单元C2至SC单元C3的传送过程类似。根据配方数据RD的设定，基板W在经过SC单元C3中的特定处理之后，可以从作为返回特定出口通道RO的基板固定部件PASS4返回至BARC单元C2，而不在后续单元中进行处理。可选择地，在SC单元C3中接收的基板W可直接传送到SD单元C4，而不在SC单元C3的处理装置中进行处理。在这些情况下，用于在单元之间传送基板W的基本操作基于同样的原理。当基板W在经过曝光等之后沿着返回方向返回至ID单元C1时，从作为返回特定入口通道RI的基板固定部件PASS6接收基板W，并在特定时刻将基板W直接传送至作为返回特定出口通道RO的基板固定部件PASS4上。这里的传送和接收都遵循与上述相同的过程。
如上所述，在SC单元C3中，单元控制器CT3负责根据配方数据RD的设置控制第二主传送机构10B和各处理装置的运行。除了SC单元C3的运行是响应于表示基板W是否位于供给特定入口通道SI或返回特定入口通道RI上的信号之外，SC单元C3中的处理是独立于相邻的单元进行的。
尽管处理的细节在单元之间是变化的，但其也可以应用于其它单元。也就是说，单元控制器CT1至CT6独立地负责一系列的控制操作首先，接收固定在相应的供给特定入口通道SI或相应的返回特定入口通道RI上的基板W；随后依次在预定处理装置之间传送基板W；以及将经过特定处理的基板W传送到相应的供给特定出口通道SO或相应的返回特定出口通道RO上。单元控制器CT1至CT6通过为各单元准备的配方数据RD独立地负责包括这些处理步骤的一系列控制。更具体而言，在单元的基础上确定，从处理装置或从基板固定部件PASS接收的基板W通过传送机构传送到哪里，如何确定开始传送的时机和如何优先分配基板，以及如何在各处理装置中在特定的处理条件下处理基板。
这就意味着，在基板处理设备100中，基于相对于其它单元中的数据独立的配方数据RD，在各单元中实现传送和处理，并且该设备的处理作为整体进行，同时在各单元中独立地进行处理。除了参考基板W是否存在于作为基板W的通路的、最多四个基板固定部件PASS上之外，在相邻的单元之间传送基板W本身并不直接受控。因此，一个单元中的操作对另一个单元的影响减小了。这样就能简单地对设备进行整体控制，以及容易灵活地对配方数据RD进行设定操作。
因此，各单元控制器CT1至CT6仅负责控制通过传送机构传送基板W和在相应的单元中的处理装置的操作，而不考虑相邻单元的操作。因此，各单元控制器CT1至CT6上的控制任务相对较轻，并且与控制设备的全部传送操作的背景技术的控制方法相比，该设备整体的控制被简化。
当在设备中引入新的处理装置等时，背景技术的控制方法需要对控制程序进行相当大的改变。相反，本发明仅需要与新引入的单元对应的配方数据RD，不会对邻近新单元的存在的单元的控制产生影响。因此，能以简单灵活的方式引入新单元。举例而言，可以在SC单元C3和SD单元C4之间插置一单元，该单元包括用于检测抗蚀膜的厚度或线宽(linewidth)的检测装置和负责在该单元内传送的传送机构。
在具有上述结构的基板处理设备100中，各单元中的各处理装置受到独立的压力控制。下面将参照作为例子的第二涂布处理机20和显影处理机40讨论这样的控制。图4示出了洁净空气是如何供应至第二涂布处理机20和显影处理机40的。图5示出了内部气氛是如何从第二涂布处理机20的各第二涂布处理装置20a、20b和20c排出的。
气体供应机构50具有用于控制空气温度和湿度的控制机构51。气体供应机构50将由控制机构51控制的洁净空气供应至各单元，从而基板处理设备100内的气氛能受到适当的控制，以在各单元(处理装置)中进行处理。尽管从气体供应机构50供应来的气体优选为空气或例如氮气的惰性气体，但其并不限于空气。
第二涂布处理机20具有供应通道32，其用于在第二涂布处理装置20a、20b和20c之间分配从气体供应机构50供应来的空气。显影处理机40具有供应通道33，其用于在显影装置40a至40e之间分配从气体供应机构50供应来的空气。
除了上文讨论的旋转卡盘21和喷嘴22，第二涂布处理机20的各第二涂布处理装置20a、20b和20c具有控制板23、入口过滤装置24和一对排风扇装置25。
控制板23控制用于将空气从供应通道32供应至各第二涂布处理装置20a、20b和20c的管道开启。通过增大管道开启程度，供应至内部的空气供应量增加。通过减小管道开启程度，空气供应量减少。也就是说，在基板处理设备100中，通过单元控制器CT3调整各控制板23的旋转角度，以便控制供应至各第二涂布处理装置20a、20b和20c的空气供应量。
各第二涂布处理装置20a、20b和20c内的压力随着空气供应量的增加而增加。因此，在基板处理设备100中，通过调整各控制板23的旋转角度和控制空气供应量，来控制各第二涂布处理装置20a、20b和20c内的压力。
入口过滤装置24允许从供应通道32获得的空气穿过过滤器，然后将经过滤的空气供应至各第二涂布处理装置20a、20b和20c中，从而除去空气中的颗粒。向基板处理设备100的各部分供应来自气体供应机构50的洁净空气。然而，在到达各第二涂布处理装置20a、20b和20c之前，来自气体供应机构50的空气可能吸收在管道系统(例如供应通道32)中存在的灰尘颗粒。从而，通过入口过滤装置24的作用，能向各涂布处理装置20a、20b和20c供应洁净空气。因此，能防止灰尘颗粒等的弥散(splash)。
在各第二涂布处理装置20a、20b和20c的下部布置一对排风扇装置25。排风扇装置25均具有旋转马达，其旋转速度和方向根据从单元控制器CT3传送来的控制信号来控制；和风扇，其由该旋转马达驱动旋转。排风扇装置25通过风扇沿指定方向的旋转使内部气氛通过排气通道34排出。此外，通过控制风扇的转数来增加或减少内部气氛的排出量。
各第二涂布处理装置20a、20b和20c内的压力随着内部气氛的排出量的增加而下降。因此，在基板处理设备100中，还能通过控制风扇的转数和控制内部气氛的排出量来控制各第二涂布处理装置20a、20b和20c内的压力。
如图4所示，入口过滤装置24布置在各第二涂布处理装置20a、20b和20c的上部，从而将空气从上部供应至各第二涂布处理装置20a、20b和20c内。排风扇装置25布置在各第二涂布处理装置20a、20b和20c的下部，从而通过排气通道34将内部空气从各第二涂布处理装置20a、20b和20c的下部排出。因此，在基板处理设备100中，在第二涂布处理装置20a、20b和20c的内部有效地提供了下降气流。
与第二涂布处理机20类似，显影处理机40的显影装置40a至40e均具有控制板43、入口过滤装置44和一对排风扇装置45。除了显影装置40a至40e以五层堆叠之外，显影处理机40的结构基本与第二涂布处理机20的结构相同。
图6是表示根据第一优选实施例的第二涂布处理机20的操作的流程图。首先，在初始化步骤(步骤S1)中，第二涂布处理机20的单元控制器CT3获得了预先作为配方储存的设置，其中包括各控制板23的旋转角度、各排风扇装置25的风扇旋转速度等等。
这些设置是预先通过例如实验获得的，然后将其储存起来，以便第二涂布处理装置20a、20b和20c能提供基本相同的处理结果。在第一优选实施例的基板处理设备100中，排风扇装置25的各风扇以相同的转数(固定值)旋转，并且来自气体供应机构50的气体供应量(吹来的空气量)被设定为预定值(固定值)。各控制板的旋转角度以不同的方式改变，并且在各第二涂布处理装置20a、20b和20c中进行实验涂布。然后，评估经处理的基板W。决定使得第二涂布处理装置20a、20b和20c提供基本相同的处理结果的控制板23的旋转角度的组合。然后，这些值被定义为控制板23的各自的设置值。
即使所有排风扇装置25的风扇以相同的转数(revolution)旋转，排气量也会由于例如风扇个体的差异或压力的差异而改变。即使来自气体供应机构50吹来的空气保持在恒定水平，从气体供应机构50供应至第二涂布处理装置20a、20b和20c的空气供应量也会根据供应通道32到装置20a、20b和20c的距离差异和装置20a、20b和20c之间的高度差异等而有轻微地改变。
因此，在第一优选实施例的基板处理设备100中，基于预先获得的设置独立地控制各控制板23旋转角度，以控制供应到各第二涂布处理装置20a、20b和20c的空气供应量。由此，可以克服由这些不同的因素导致的装置之间的差异。
如上所述，为了克服装置之间的差异，基板处理设备100的结构还可以控制内部气氛的排出量。与控制空气的供应量类似，内部气氛的排出量也可以以类似的方式进行控制。可选择地，仅控制内部气氛的排出量，而空气供应量(各控制板23的旋转角度)保持在恒定的水平。
在初始化步骤之后，第二涂布处理机20处于待命状态(in standby)，直到气体供应机构50开始供应空气(步骤S2)。当开始供应空气时，各第二涂布处理装置20a、20b和20c中的控制板23的旋转角度被设定为在步骤S1中获得的值。
从而，单元控制器CT3决定供应至各第二涂布处理装置20a、20b和20c的空气供应量(步骤S3)。也就是说，在步骤S3中，基于这些设置控制供应至第二涂布处理装置20a、20b和20c的空气供应量，以便将一定量的空气通过入口过滤装置24供应至各第二涂布处理装置20a、20b和20c的上部。到开始供应空气时，气体供应机构50的控制机构51执行控制步骤(未示出)，在该步骤中预先控制将供应的空气的温度和湿度。
在进行步骤S3的同时，在各第二涂布处理装置20a、20b和20c中构成排风扇装置25的风扇根据在步骤S1中获得的设置(固定值)旋转。然后，单元控制器CT3决定从各第二涂布处理装置20a、20b和20c排出的内部气氛的排出量。也就是说，步骤S3和S4主要对应于压力控制的启动。
当各第二涂布处理装置20a、20b和20c中的压力控制完成时，第二涂布处理机20处于待命状态直到将待处理的基板W从BARC区2传送至基板固定部件PASS3(步骤S5)。
当基板固定部件PASS3的光学传感器S检测到基板W存在时，单元控制器CT3响应表示基板W存在的信号控制第二主传送机构10B。然后，将基板W传送到第二主传送机构10B上。单元控制器CT3还控制第二主传送机构10B将所接收的基板W传送至第二涂布处理装置20a、20b和20c其中之一(步骤S6)。
在接收到基板W后，第二涂布处理装置20a、20b或20c通过将基板W固定在旋转卡盘21上同时旋转基板W以及从喷嘴22将溶液供应到基板W上来进行涂布(步骤S7)。经过涂布后的基板W被取出，且由进行后序处理的第二主传送机构10B再次传送(步骤S8)。在基板处理设备100中，控制板23和排风扇装置25继续进行压力控制，从而保持涂布处理条件的可重复性。
从BARC区2传送到基板固定部件PASS3的基板W在第二涂布处理机20处进行涂布之前，需要经过冷却、加热等处理。在这种情况下，单元控制器CT3将基板W传送到冷却板CP和加热板HP上一次，且随后就将基板W传送至涂布处理装置20a、20b和20c其中之一。更详细而言，单元控制器CT3继续执行步骤S5，同时执行步骤S6至S8，以监视新传送至第二涂布处理机20的基板W的存在与否。
图7示出了背景技术的设备和基板处理设备100各自产生的处理结果。涂布装置A、B和C呈三层垂直堆叠，其中涂布装置A位于底部，涂布装置C位于顶部。图7所示的“平均厚度”是沿着在各涂布装置处进行处理后的基板W上形成的薄膜的直径进行测量的薄膜厚度平均值(单位纳米)。图7所示的处理结果是在涂布装置已经经过除了压力控制之外的均匀化控制的情况下获得的。
图8示出了沿着在背景技术的设备中处理的三个基板W的薄膜直径剖开的薄膜厚度的变化情况。图8所示的三个基板W(分别由曲线1、2和3标识)是在不同处理装置A、B和C中处理的基板。图9示出了沿着在基板处理设备100中处理的三个基板W的薄膜直径剖开的薄膜厚度的变化情况。图9所示的三个基板W(分别由曲线4、5和6标识)是在不同涂布处理装置20a、20b和20c中处理的基板。在图8和图9中，曲线之间的重叠量表示与在各自的涂布装置中处理的基板W有关的装置之间的差异大小。
在基板处理设备100中，第二涂布处理装置20a、20b和20c以不同的高度垂直堆叠。如果背景技术的设备所产生的简单的下降气流(downflow)也产生于不同高度的处理装置中，则较高的处理装置(靠近下降气流的出口且处于高压下)和较低的处理装置(靠近排气出口且处于低压下)之间的压力差是非常显著的。尤其当这些装置负责例如易受压力影响的涂布等处理时，装置之间的差异与装置平面布置的情况相比会更加显著。
图7中清楚地显示了装置之间的差异。从背景技术的设备所获得的处理结果可见，具有最小平均厚度的基板W(在涂布装置C中处理的基板W)和具有最大平均厚度的基板W(在涂布装置B中处理的基板W)之间的(厚度)差为0.7nm。此外，图8的曲线并没有按照理想的方式重叠。
相反，由图8和图10可见，在基板处理设备l00中，具有最小平均厚度的基板W和具有最大平均厚度的基板W之间的(厚度)差被控制在0.3nm。从图9还可看出，各基板W的曲线显示出微小的变化。
如上所述，在第一优选实施例的基板处理设备100中，负责基本相同的处理的多个处理装置(例如第二涂布处理装置20a、20b和20c)中的压力控制是这样的，即使得这些处理装置提供基本相同的处理结果。由此，可以减小这些装置之间的差异。
根据预先获得的设置来控制多个处理装置中每个装置内的压力。因此，易于控制多个处理装置中每个装置内的压力，使得这些处理装置提供基本相同的处理结果。
在基板处理设备100中，负责基本相同的处理的多个处理装置布置在不同的高度。由此，与背景技术的设备相比，基板处理设备100中的压力控制具有更高的有效性。
此外，调整各控制板23的旋转角度，从而控制从气体供应机构50供应至多个处理装置中的各装置内的空气供应量。由此，能便于压力控制。
气体供应机构50具有控制机构51，其用于控制所供应的空气的温度和湿度。由此，可以适当地控制各处理装置内的处理条件。
在多个处理装置的各装置中，从其上部供应空气，并从其下部排出内部气氛。由此，可以有效地去除颗粒。
在第一优选实施例的基板处理设备100中，基于设置控制多个处理装置中的各装置，以便这些处理装置提供基本相同的结果。控制压力的途径并不限于前馈控制。可变化地，可以基于处理中获得的测量值采用实时控制。
图10示出了本发明第二优选实施例的第二涂布处理机20。除了第二涂布处理装置20a、20b和20c分别被第二涂布处理装置20d、20e和20f替换之外，第二优选实施例的基板处理设备100与第一优选实施例的基板处理设备100的构造基本相同。与第一优选实施例的基板处理设备100相同的结构被标以相同的附图标记，并且适当地省略了其说明。
第二涂布处理装置20d、20e和20f均具有杯形件26，其用于罩住(covering)固定在旋转卡盘21上的基板W；和压力传感器27，其布置在杯形件26中。杯形件26用于接收通过旋转基板W而洒落的涂布溶液，以将所接收的溶液收集至特定机构中。压力传感器27用于测量各第二涂布处理装置20d、20e和20f内的压力，特别是测量各杯形件26内的压力，以在特定时刻将所测量的结果(检测结构)传送至单元控制器CT3。
接下来，讨论第二优选实施例的基板处理设备100是如何操作的。那些与第一优选实施例的基板处理设备100类似的操作的描述将被适当地省略。
首先，第二优选实施例的基板处理设备100也第一优选实施例的基板处理设备100类似，也按照步骤S1至S6进行操作。
随后，在步骤S7的涂布过程中，基板W被固定在旋转卡盘21上，并且杯形件26向上移动至预定位置，从而将基板W传送至杯形件26中。此时，压力传感器27将所测量的压力发送至单元控制器CT3。
单元控制器CT3将所测量的压力与开始涂布时被定义为默认值的压力进行比较。当所测量的压力低于默认值时，各控制板23的旋转角度被调整至接近水平，从而增大供应通道32的开启程度。当所测量的压力高于默认值时，各控制板23的旋转角度被调整至接近垂直，从而减小供应通道32的开启程度。从而，杯形件26内的压力被控制在预定值，此时，在旋转基板W的同时通过从喷嘴22提供的涂布溶液进行涂布。
当基板W在各第二涂布处理装置20d、20e和20f中进行涂布时，杯形件26内的压力被控制为具有预定值(相同的值)。因此，在第二优选实施例的基板处理设备100中，易于控制各第二涂布处理装置20d、20e和20f内的压力，使得这些处理装置提供基本相同的处理结果。
当步骤S7的涂布过程结束时，流程进行到步骤S8；在步骤S8中，从第二涂布处理装置20d、20e和20f其中任一内取出经过涂布后的基板W，以进行后序处理。
如上所述，第二优选实施例的基板处理设备100提供的效果与第一优选实施例的基板处理设备100获得的效果类似。
对于第二涂布处理装置20d、20e和20f的压力控制，可以根据从各压力传感器27发送来的测量结果调整各控制板23的旋转角度，使得对涂布产生显著影响的杯形件26内的压力具有基本相同的数值。然后，第二涂布处理装置20d、20e和20f以及更具体地，杯形件26能处于基本相同的压力下，由此便于控制，以提供基本相同的处理结果。
此外，通过压力传感器27的实时控制可以灵活地响应于例如入口过滤装置24随时间的变化。
与第二涂布处理装置20d、20e和20f类似，压力传感器还可以设置于BARC区2的第一涂布处理装置8a、8b和8c，或设置于显影处理机40的显影装置40a至40e。
作为上述的本发明优选实施例中的压力控制的可选方案，对于多个处理装置内的压力控制可以采用反馈控制。在这种情况下，在基板处理设备100内处理过的基板W上形成的薄膜厚度可以在例如监测装置中测量。可以根据测量结果控制各控制板23或43的旋转角度、或各排风扇装置25或45的风扇转速。
在本发明优选实施例的基板处理设备100中的操作顺序并不限于图6所示的流程。只要能获得相同的效果，可以适当地改变步骤的顺序。
在第二实施例的基板处理设备100中，压力传感器27可以测量各杯形件26内在不同时刻的压力。例如，压力传感器27可以测量压力，且每隔一段时间就将结果发送至单元控制器CT3。
尽管本发明已示出并进行了详细描述，但是上述描述都是示例性的，不是限制性的。因此，应当理解在不脱离本发明的范围的情况下，可以构思出多种改变和变型。
权利要求
1.一种基板处理设备，其用于对基板进行处理，包括多个处理装置，其对多个基板进行相同的处理；以及压力控制元件，其用于控制所述多个处理装置内的压力，以便所述多个处理装置提供基本相同的处理结果。
2.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述压力控制元件基于预先确定的值控制所述多个处理装置的每一个处理装置内的压力。
3.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中该基板处理设备还包括用于测量所述多个处理装置内的压力的传感器；其中所述压力控制元件基于所述传感器测量的压力控制所述多个处理装置内的压力，以便使所述多个处理装置处于基本相同的压力下。
4.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述多个处理装置包括布置在不同高度处的装置。
5.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述压力控制元件包括用于向所述多个处理装置供应气体的供应元件；并且所述压力控制元件控制来自所述供应元件的气体供应量。
6.根据权利要求5所述的基板处理设备，其中所述供应元件包括控制元件，其用于控制要被供应至所述多个处理装置的所述气体的温度和湿度。
7.根据权利要求5所述的基板处理设备，其中所述供应元件将所述气体从上部供应至所述多个处理装置的每一个处理装置内。
8.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述压力控制元件还包括排出元件，其用于排出所述多个处理装置的每一个处理装置内的气氛；并且所述压力控制元件控制所述气氛通过所述排出元件的排出量。
9.根据权利要求8所述的基板处理设备，其中所述排出元件从所述多个处理装置的每一个处理装置的下部排出所述气氛。
10.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述多个处理装置的每一个处理装置将预定的处理溶液涂布至基板上。
11.根据权利要求10所述的基板处理设备，其中所述多个处理装置均包括旋转机构，其在固定基板的同时旋转所述基板；杯形件，其用于罩住固定在所述旋转机构上的所述基板；以及喷嘴，其用于将所述预定的处理溶液涂敷到通过所述旋转机构旋转的所述基板的表面上；其中所述压力控制元件控制所述杯形件内的压力。
12.一种基板处理方法，其包括下述步骤步骤a利用多个处理装置对多个基板进行相同的处理；步骤b控制所述多个处理装置内的压力，以便所述多个处理装置提供基本相同的处理结果。
13.根据权利要求12所述的基板处理方法，其中在所述步骤b中，基于预先确定的值来控制所述多个处理装置的每一个处理装置内的压力。
14.根据权利要求12所述的基板处理方法，其中该方法还包括步骤c测量所述多个处理装置内的压力；其中，在所述步骤b中，基于在所述步骤c中测量的压力控制所述多个处理装置内的压力，使得所述多个处理装置处于基本相同的压力下。
15.根据权利要求12所述的基板处理方法，其中所述多个处理装置包括布置在不同高度处的装置。
16.根据权利要求12所述的基板处理方法，其中在所述步骤b中，控制供应至所述多个处理装置的气体供应量。
17.根据权利要求16所述的基板处理方法，其中该方法还包括步骤d控制供应至所述多个处理装置的所述气体的温度和湿度。
18.根据权利要求16所述的基板处理方法，其中在所述步骤b中，所述气体从上部供应至所述多个处理装置的每一个处理装置内。
19.根据权利要求12所述的基板处理方法，其中在所述步骤b中，控制从所述多个处理装置的每一个处理装置排出的气氛的量。
20.根据权利要求19所述的基板处理方法，其中在所述步骤b中，所述气氛从所述多个处理装置的每一个处理装置的下部排出。
21.根据权利要求12所述的基板处理方法，其中在所述步骤a中，预定的处理溶液被涂布到所述多个基板上。
22.根据权利要求21所述的基板处理方法，其中所述步骤a包括下述步骤步骤a-1在将所述基板固定于罩住所述基板的杯形件内的同时，旋转基板；以及步骤a-2在执行所述步骤a-1期间，将所述预定处理溶液涂敷到正在旋转的基板的表面上；并且其中，在所述步骤b中，控制所述杯形件内的压力。
全文摘要
一种基板处理设备，其包括负责涂布的多个第二涂布处理装置、用于通过供应通道供应洁净空气的气体供应机构、和单元控制器。各第二涂布处理装置设有控制板和排风扇装置。通过调整控制板的旋转角度来控制供应通道的开启。单元控制器基于预先确定的设置，调整各控制板的旋转角度，以独立地控制供应至第二涂布处理装置的空气供应量。由此，控制第二涂布处理装置内的压力，使第二涂布处理装置提供基本相同的处理结果。因此，可以抑制多个第二涂布处理装置之间的差异。
文档编号H01L21/00GK1719579SQ200510081090
公开日2006年1月11日 申请日期2005年6月30日 优先权日2004年7月6日
发明者杉本宪司, 稻垣幸彦 申请人:大日本网目版制造株式会社