基板处理装置及方法与流程

本文公开的本发明涉及用液体处理基板的装置和方法。

在半导体器件的制造工艺中会进行各种工艺，例如光刻、沉积、灰化、蚀刻和离子注入等。此外，在上述工艺之前和之后进行用于清洁残留在基板中的颗粒的清洁工艺。

通过将清洁液供给到由旋转头支撑的基板的两侧来进行清洁工艺。通过位于旋转头和基板之间的喷嘴构件采用清洁工艺来处理基板底部。

参考图1和图2，喷嘴组件4包括多个喷嘴构件6和本体8。多个喷嘴6与本体8联接并且包括朝上的出口。每个喷嘴彼此相邻地设置，以将液体排出到基板W的中心。从喷嘴排出到基板W的中心的液体通过离心力扩散到基板W的边缘。

然而，所排出液体中的一些从基板散落至本体并残留在本体中。特别地，在喷嘴之间的空间中的残留液体不容易排出。随着时间的流逝，残留液体的量变大，而当其变为一定的量时，其突然爆开并附着到基板的底部。这可能引起对基板的干燥误差。此外，残留在本体中且彼此具有不同性质的液体彼此反应并产生会污染基板的烟气。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于去除残留在用于向基板的底部排放液体的喷嘴构件中的液体的装置和方法。

本发明的实施方式提供用液体处理基板的方法和装置。一种基板处理装置，包括：基板支撑单元，其包括用于支撑基板的支撑板；和底部液体供给单元，其用于将液体供给到由所述支撑板支撑的所述基板的底部；其中所述底部液体供给单元可以包括本体和用于将处理液排出到所述基板的所述底部并与所述本体联接的液体排出喷嘴，且其中在所述本体的上表面处形成有用于将残留在所述本体中的液体排出的排放孔。

所述底部液体供给单元还可以包括用于向所述排放孔提供负压的抽吸构件。所述液体排出喷嘴可以设置有多个，并且所述排放孔可以位于两个相邻的液体排出喷嘴之间。

此外，所述液体排出喷嘴可以设置有多个，并且所述排放孔可以位于所述本体的中心轴线与所述液体排出喷嘴之间。

此外，所述液体排出喷嘴可以设置有多个，并且所述排放孔可以比所述液体排出喷嘴更远离所述本体的中心设置。

所述液体排出喷嘴的出口可以高于所述排放孔设置。所述本体可以插入所述支撑板中使得所述本体的上表面可从所述支撑板向上突出，并且所述本体可以独立于所述支撑板设置。可以在所述本体的上表面中形成顶部凹槽，所述液体排出喷嘴可以位于所述顶部凹槽中，并且所述排放孔可以形成在所述顶部凹槽的底部中。所述底部液体供给单元可还包括气体喷嘴，所述气体喷嘴包含用于侧向地和/或倾斜地(向下)排放气体的侧向排出管线并且与所述本体联接，其中所述侧向排出管线可以被设置成贯穿所述气体喷嘴的侧壁。所述气体喷嘴还可以包括顶部排出管线，其用于将气体向上排放到所述基板的底部。所述侧向排出管线可以是从所述顶部排出管线分支出来的。当俯视时，所述气体喷嘴可以比所述液体排出喷嘴更靠近所述本体的中心轴线设置，并且其中所述侧向排出管线沿所述气体喷嘴的外周间隔开地设置有多个。当俯视时，所述液体排出喷嘴可以围绕所述气体喷嘴设置。所述侧向排出管线可以被设置成接近所述本体的上表面的高度，并且可以被设置成沿与所述本体的上表面平行的方向注射气体。

此外，所述侧向排出管线可以被设置成具有下降斜坡，以使气体从所述本体的上侧排出到所述气体喷嘴和所述排放孔之间的间隙。

此外，一种基板处理装置，包括：基板支撑单元，其包括用于支撑基板的支撑板；和底部液体供给单元，其用于将液体供给到由所述支撑板支撑的所述基板的底部；其中所述底部液体供给单元还包括本体、用于将处理液排出到所述基板的底部并且与所述本体联接的液体排出喷嘴、以及包含排出气体的侧向排出管线且与所述本体联接的气体喷嘴，且其中所述侧向排出管线被设置成贯穿所述气体喷嘴的侧壁。

当俯视时，所述气体喷嘴可以比所述液体排出喷嘴更靠近所述本体的中心轴线设置，并且其中所述侧向排出管线沿所述气体喷嘴的外周间隔开地设置有多个。可以在所述本体的上表面中形成用于将残留在所述本体处的液体排出的排放孔。所述底部液体供给单元还可以包括用于向所述排放孔提供负压的抽吸构件。所述液体排出喷嘴可以设置有多个，并且所述排放孔可以位于两个相邻的液体排出喷嘴之间。

此外，所述液体排出喷嘴可以设置有多个，并且所述排放孔可以位于所述气体喷嘴和所述液体排出喷嘴之间。

此外，所述液体排出喷嘴可以设置有多个，并且所述排放孔可以比所述液体排出喷嘴更远离所述气体喷嘴设置。

通过使用所述基板处理装置来处理基板的方法包括将液体排放到所述基板的底部并从所述气体喷嘴排出气体以去除主体中的残留液体。

从所述气体喷嘴排出气体可以包括从所述气体喷嘴排出气体以吹除残留的液体并将残留的液体排出到排放孔。残留的液体可以通过设置在所述排放孔中的负压被吸入。

根据本发明的实施方式，在设置到支撑板从而支撑用于清洁基板的底部的喷嘴的本体中形成有排放孔，从而可以将残留在本体中的液体通过排放孔排出。

此外，根据本发明的实施方式，可以通过使气体从在本体中支撑的气体喷嘴排放到本体的上表面来去除残留在本体中的液体。

附图说明

图1是传统清洁部件的横截面图。

图2是图1的清洁部件的立体图。

图3是根据本发明的实施方式的基板处理装置的平面图。

图4是图3的基板处理装置的横截面图。

图5是图4的底部液体供给单元的横截面图。

图6是图5的底部液体供给单元的平面图。

图7和图8示出了通过从侧向排出管线排出的气体除去残留在图5的本体中的液体的工艺。

图9和图10示出了通过从排放孔排出的气体去除残留在图5的本体中的液体的工艺。

图11是图5的本体的另一实施方式的横截面图。

图12是图6的排放孔的另一实施方式的平面图。

图13是图6的排放孔的其它实施方式的平面图。

具体实施方式

在下文中将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。而是，这些实施方式被提供以使得本公开将是彻底和完全的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。因此，夸大附图的特征以突出明确的解释。

在下文中，参照图3至图13详细说明本发明的实施方式。

图3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3，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包括装载端口120和传送框架140。装载端口120、传送框架140和工艺处理模块20依次成行布置。在下文中，将装载端口120、传送框架140和工艺处理模块20布置的方向称为第一方向12。且当俯视时，将与第一方向12垂直的方向称为第二方向14，并将与包括第一方向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的载具130位于装载端口120上。装载端口120设置有多个，并且它们沿第二方向14成行布置。装载端口120的数量可以根据例如工艺效率和工艺处理模块20的占空的要求而增加或减少。在载具130中提供有多个槽(未示出)以支撑基板W的边缘。作为载具130，可以使用正面开口标准箱(FOUP)。

工艺处理模块20包括缓冲单元220、传送单元240和处理室260。传送单元240被设置成使得其纵向方向与第一方向12平行。处理室260沿第二方向14设置在传送单元240的一侧和另一侧。放置在传送单元240的一侧和另一侧的处理室260基于传送单元240彼此对称地设置。处理室260中的一些沿传送单元240的纵向方向设置。此外，处理室260中的一些沿第三方向彼此竖直地堆叠设置。也就是说，在传送单元240的一侧，处理室260可以布置成A×B(A和B是1或更大的自然数)阵列。本文中，A是沿方向12设置的处理室260的数目，而B是沿第三方向16设置的处理室260的数目。当在传送单元240的一侧设置有四个或六个处理室260时，处理室260可以布置成2×2或3×2阵列。处理室260的数目可以增加或减少。与此不同，处理室260可以仅设置在传送单元240的一侧。此外，与此不同，处理室260可以在传送单元240的两侧被设置成单层。

缓冲单元220布置在传送框架140和传送单元240之间。缓冲单元提供用于在传送单元240和传送框架140之间传送基板W之前使基板W暂时停留的空间。在缓冲单元220的内部设置有放置基板的槽(未示出)，并且槽(未示出)设置有多个，它们沿第三方向16彼此间隔开。缓冲单元220的面向传送框架140的一侧、以及缓冲单元220的面向传送框架140的另一侧是开口的。

传送框架140在缓冲单元220和位于装载端口120上的载具130之间传送基板W。在传送框架140中，设置有转位轨道142和转位机械手144。转位轨道142被设置成使得纵向方向平行于第二方向14。转位机械手144安装在转位轨道142上，并且沿转位轨道142在第二方向14上线性地运动。转位机械手144包括基座144a、本体144b和转位臂144c。基座144a沿转位轨道142可移动地安装。本体144b与基座144a联接。本体144b沿第三方向16可移动地设置在基座144a上。此外，本体144b可旋转地设置在基座144a上。转位臂144c与本体144b联接，并且被设置成相对于本体144b前后运动。转位臂144c设置有多个并被设置成分别驱动。转位臂144c竖直地布置，即，沿第三方向16彼此间隔开。在将基板W从工艺处理模块20传送到载具130时可以使用转位臂144c中的一些，并且当将基板W从载具130传送到工艺处理模块20时，可以使用转位臂144c中的一些。这可以在转位机械手144载入或载出基板W的期间，防止来自处理工艺之前的晶片W的颗粒附着到处理工艺后的基板W。

传送单元240在处理室260之间以及在缓冲单元220和处理室260之间传送基板W。在传送单元240中设置有导轨242和主机械手244。导轨242被设置成使得纵向方向与第一方向12平行。主机械手244安装在导轨242上，并在导轨242上沿第一方向12线性运动。主机械手244包括基座244a、本体244b和主臂244c。基座244a沿导轨242可移动地安装。本体244b与基座244a联接。本体244b沿第三方向16可移动地设置在基座244a上。此外，本体244b可旋转地设置在基座244a上。主臂244c与本体244b联接，并且被设置成相对于本体244b前后运动。主臂244c设置有多个并分别被设置成单独驱动。主臂244c竖直地布置，即，沿第三方向16彼此间隔开。

基板处理装置300被设置成对处理室260中的基板W进行液体处理工艺。基板处理装置300可基于所进行的清洁工艺的类型而具有不同的结构。与此不同，各个处理室260中的基板处理装置300可以具有相同的结构。在一些实施方式中，处理室260被分成多个组，并且属于同一组的处理室260可以具有相同的结构，而属于不同组的处理室260可以具有不同的结构。

基板处理装置300用液体处理基板W。将描述基板的液体处理工艺作为清洁工艺的示例。该液体处理工艺不限于清洁工艺，而是可以应用于光刻、灰化、蚀刻等。图4是图3的基板处理装置的横截面图。参考图4，基板处理装置300包括处理容器320、基板支撑单元340、升降单元360、顶部液体供给单元380和底部液体供给单元400。

处理容器320提供进行基板处理工艺的处理空间。处理容器320具有开口的上侧。处理容器320包括内收集容器322和外收集容器326。各个收集容器322、326收集工艺中使用的处理液中彼此不同的处理液。内收集容器322具有环绕基板支撑单元340的环形形状。外收集容器326具有环绕内收集容器322的环形形状。内收集容器322的内部空间322a和内收集容器322可以用作处理液通过其流入内收集容器322的第一入口322a。内收集容器322和外收集容器326之间的间隙326a可以用作处理液通过其流入外收集容器326的第二入口326a。在示例中，各个入口322a、326a可以位于彼此不同的高度。收集容器322、326分别连接有收集管线322b、326b。收集管线322b、326b分别排放通过收集容器322、326流入的处理液。排出的处理液可以通过外部的处理液再生系统(未示出)再利用。

基板支撑单元340在处理空间中支撑基板W。基板支撑单元340在工艺期间支撑基板W并旋转基板W。基板支撑单元340包括支撑板342、支撑销344、卡盘销346和旋转驱动构件。支撑板342具有圆板形状，并且包括上侧和底侧。底侧的直径小于上侧的直径。上侧和底侧被设置成使得它们的中心轴线相同。

支撑销344设置有多个。多个支撑销344在支撑板342的上侧的边缘上彼此间隔开并从支撑板342向上突出。支撑销344通常布置成具有环形形状。支撑销344支撑基板W的背侧以与支撑板342的上表面间隔开。

卡盘销346设置成多个。卡盘销346被布置成比支撑销344更远离支撑板342的中心。卡盘销346被设置成从支撑板342的上侧向上突出。卡盘销346支撑基板W的侧部(面)，使得当基板支撑单元340旋转时基板W不会从正确位置向侧向偏离。卡盘销346被设置成沿支撑板342的径向方向在外部位置和内部位置之间运动。外部位置比内部位置更远离支撑板342的中心。当将基板W装载到基板支撑单元340上和从基板支撑单元340卸载时，卡盘销346被置于外部位置，而当处理基板W时，卡盘销346被置于内部位置。内部位置是卡盘销346与基板W的侧部接触的位置，而外部位置是卡盘销346和基板W彼此间隔开的位置。

旋转驱动构件348、349旋转支撑板342。支撑板342可通过旋转驱动构件348、349绕其轴的中心旋转。旋转驱动构件348、349包括支撑轴348和驱动部件349。支撑轴348被设置成圆柱形，使得其纵向方向与第三方向16平行。支撑轴348的顶部与支撑板342的底部固定连接。在示例中，支撑轴348可以与支撑板342的底部的中心固定连接。驱动部件349提供驱动力以使支撑轴348旋转。支撑轴348通过驱动部件349旋转，且支撑板342可随着支撑轴348旋转。

升降单元360使处理容器320沿上下方向线性运动。随着处理容器320上下运动，处理容器320相对于支撑板342的高度改变。当将基板W装载到支撑板342上或者在/从支撑板342上卸载时，升降单元使处理容器320下降，使得支撑板342从处理容器320向上突出。此外，在处理期间，处理容器320的高度被控制为使得处理液根据供给到基板W中的处理液的种类而流入到预定收集容器320中。升降单元360包括支架362、运动轴364和驱动器366。支架362固定地安装在处理容器320的外壁上。通过驱动器366上下方向上运动的运动轴364被固定地连接在支架362中。在一个实施方式中，升降单元360可以使支撑板342沿上下方向运动。

顶部液体供给单元380将处理液供给到基板W的上侧。基板的上侧可以是其上形成有图案的图案化表面。顶部液体供给单元380设置有多个，并且各个可以供给不同种类的处理液。顶部液体供给单元380包括运动构件381和喷嘴390。

运动构件381使喷嘴390运动到加工位置和待用位置。在加工位置，喷嘴390位于面向被支撑在基板支撑单元340上的基板W的位置，而待用位置是指喷嘴没有处于加工位置的位置。在示例中，加工位置包括预处理位置和后处理位置。预处理位置是指喷嘴390向第一供给位置供给处理液的位置，而后处理位置是指喷嘴390向第二供给位置供给处理液的位置。第一供给位置可以比第二供给位置更靠近基板的中心，且第二供给位置可以是包括基板的端部的位置。在一个实施方式中，第二供给位置可以更接近基板的端部。

运动构件381包括支撑轴386、臂382和驱动器388。支撑轴386位于处理容器320的一侧。支撑轴386具有杆状，并且被设置成使得其纵向方向与第三方向平行。支撑轴386被设置成通过驱动器388旋转。支撑轴386被设置成上下运动。臂382与支撑轴386的顶部垂直连接。在臂382的端部固定连接有喷嘴390。当支撑轴386旋转时，喷嘴390随着臂382摆动。喷嘴390可以摆动到加工位置和待用位置。在一个实施方式中，臂382可以被设置成沿其长度方向向前或向后运动。当俯视时，处于加工位置的喷嘴390可以被放置在与基板W的中心轴线相同的位置。例如，处理液可以是化学品、冲洗液或有机溶剂。化学品可以是具有酸性或碱性的蚀刻液。化学品可以包括H₂SO₄、P₂O₅和NH₄OH。冲洗液可以是纯水、去离子水，而有机溶剂可以是异丙醇(IPA)。

底部液体供给单元400清洁基板W的底部。底部液体供给单元400将液体供给到基板W的底部。与具有图案化表面的顶部相反，基板W的底部可以是非图案化表面。底部液体供给单元400可以与顶部液体供给单元380同时供给液体。图5是图4的底部液体供给单元的横截面图。图6是图5的底部液体供给单元的平面图。参考图5和图6，底部液体供给单元400包括本体410、液体排出喷嘴430、气体喷嘴470和抽吸构件490。

本体410位于支撑板342和由支撑板342支撑的基板W之间。当俯视时，本体可以与支撑板342同中心地定位。本体410可以独立于支撑板342设置。本体410可以被设置成不受支撑板342旋转的影响。当在支撑板342的中心区域将本体410插入支撑板342中时，本体410可以与支撑板342间隔开。本体410被设置成具有上侧412和底侧的圆板形状。本体410的上侧412被设置成从本体410的中心向下倾斜，例如凸面的上侧。本体410的底表面被设置成具有比本体410的上侧更大的直径。本体410的底表面具有比支撑板342更小的直径。本体410的上侧412从支撑板342向上突出。

液体排出喷嘴430向基板W的底部供给处理液。从液体排出喷嘴430排出的液体清洁基板W的底部。液体排出喷嘴430具有用于排出液体并朝上的出口。例如，液体排出喷嘴430的出口可以被设置成竖直向上。液体排出喷嘴430设置有多个，并且各个液体排出喷嘴430可以排出彼此不同的液体。液体排出喷嘴430与本体410固定连接。液体排出喷嘴430与本体410的中心间隔开设置。液体排出喷嘴430围绕本体410的中心(例如，环绕本体410的中心)布置。液体排出喷嘴430可以被设置成具有圆环形状。从液体排出喷嘴430排出的处理液可以包括化学品和冲洗液。化学品可以是具有酸性或碱性的蚀刻液。化学品可以包括H₂SO₄、P₂O₅、HF和NH₄OH。冲洗液可以是H₂O、去离子水。在一个实施方式中，液体排出喷嘴430可以被布置成使得其液体通道与基板的底表面垂直或不垂直，例如，液体排出喷嘴430是倾斜的，使得液体排出喷嘴430的出口远离本体410的中心。

气体喷嘴470排出气体。气体喷嘴470与本体410的上侧412固定连接。气体喷嘴470被放置在本体410的中心轴线上。气体喷嘴470沿多于两个的方向排出气体。顶部排出管线472和侧向排出管线474设置在气体喷嘴470的顶部。顶部排出管线472包括在气体喷嘴470的顶端处的顶部出口，而侧部排出管线474包括在气体喷嘴470的侧壁(侧部)处的侧向出口。顶部排出管线472的顶部出口可以被设置成朝向竖直顶部，例如，朝向基板W的底部。从顶部排出管线472排出的气体被供给到基板W的底部。从顶部排出管线472排出的气体干燥基板W的底部。例如，气体可以是惰性气体或空气。惰性气体可以是N₂。

侧向排出管线474被设置成垂直于顶部排出管线472。侧向排出管线474设置有多个。每个侧向排出管线474可以从顶部排出管线472分支出来。从侧向排出管线474排出的气体去除残留在本体410中残留的液体，如图7和图8所示。从侧向排出管线474排出的气体吹除残留在本体410中的液体。侧向排出管线474沿气体喷嘴470的侧壁的周边形成。各个侧向排出管线474彼此位于相同的高度。各个侧向排出管线474邻近本体410的上侧412设置。根据示例，各个侧向排出管线474可以比气体喷嘴470的顶部更靠近本体410的上侧412设置。

在一些实施方式中，侧向排出管线474可以不垂直于顶部排出管线472。侧向排出管线474可以形成为从本体410的中心轴线向下倾斜。从侧向排出管线474排出的气体可以在气体喷嘴470和侧向排出管线474之间的区域间或者气体喷嘴470和排放孔414之间的区域间被引导至本体410的上侧412。侧向排出管线474可以侧向和/或倾斜(向下)地排放气体以去除残留在本体410中的液体。

抽吸构件490去除残留在本体410中的液体。抽吸构件490抽吸残留在本体410中的液体。抽吸构件490向形成在本体410中的排放孔414提供负压。在说明抽吸构件490之前，将对形成在本体中的排放孔414进行说明。排放孔414形成在本体410的上侧412中。残留在本体410的上侧412中的液体通过排放孔414被排出。排放孔414设置有多个。当俯视时，排放孔414围绕气体喷嘴470设置(参见图6)。排放孔414可以被布置成具有圆环形状。根据示例，排放孔414可以位于气体喷嘴470和液体排出喷嘴430之间。残留液体可以被吸至排放孔414，或者可以通过气体被吹送到本体410的外部。

抽吸构件490包括排出管线492、集成管线494、分支管线496和负压构件。抽吸构件490设置有多个。抽吸构件490的数目与排放孔414的数目对应。排出管线492与排放孔414一一对应地连接。集成管线494被设置成与每个排出管线492连接。排出管线492可以集成到集成管线494上。负压构件安装在集成管线494中。将由负压构件提供的负压提供到每个排放孔414。分支管线496被设置为从集成管线494分支出来的管线。每个分支管线496与各个收集容器499连接。根据示例，分支管线496可以具有与从液体排出喷嘴430排出的液体的种类相对应的数目。分支管线496导送待排出的液体，使得从各个收集容器499排出的液体可以以不同种类的液体排出。在每个分支管线496中安装有阀门。每个阀门通过控制器(未示出)打开和关闭。每个阀门都可以被独立地驱动。

根据示例，如图9和图10中所示，当化学品从液体排出喷嘴430排出时，分支管线496中的第一分支管线496a被打开，而化学品可以被排出到与第一分支管线496a连接的第一收集容器499a。此外，当从液体排出喷嘴430排出冲洗液时，与第一分支管线496a不同的第二分支管线496b被打开，而冲洗液可以被排出到与第二分支管线496b连接的第二收集容器499b。

在上述实施方式中，气体从气体喷嘴470的侧向排出管线474排出，以去除残留在本体410中的液体，并且通过排放孔414将液体排出。然而，底部液体供给单元400可以仅设置有侧向排出管线474和排放孔414中的一个。

此外，如图11所示，在本体410的上侧412中可以形成有顶部凹槽418。顶部凹槽418可以限定内表面(侧壁)和底表面。顶部凹槽418可以设置有液体排出喷嘴430和气体喷嘴470。排放孔414可以形成在底表面处。因此，残留在顶部凹槽418中的液体通过排放孔414排出，并且即使一些残留的液体可能飞散，也可以防止附着到基板W的底部。

此外，如图12所示，排放孔414可以位于两个相邻的液体排出喷嘴430之间。

此外，如图13所示，排放孔414可以比液体排出喷嘴430更远离本体410的中心设置。

在一些实施方式中，排放孔414可以形成在气体喷嘴470和液体排出喷嘴430之间，在两个相邻的液体排出喷嘴430之间，并且比液体排出喷嘴430更远离本体410的中心。