本发明构思的实施例涉及一种基板处理装置和一种基板处理方法。
背景技术：
基板表面上的诸如颗粒、有机污染物和金属污染物等污染物极大地影响了半导体器件的特性和成品率。鉴于此，去除各种附着在基板表面的污染物的清洗工艺是非常重要的，并且在制造半导体的单元工艺之前和之后执行清洗基板的工艺。
技术实现要素：
本发明构思的实施例提供一种可有效处理基板的基板处理装置和基板处理方法。
本发明构思的实施例还提供一种提高清洗效率的基板处理装置和基板处理方法。
根据本发明构思的一方面，提供了一种基板处理装置，该装置包括：腔室，所述腔室为处理基板提供内部空间；支撑单元，所述支撑单元设置在所述腔室中并配置为支撑所述基板；第一喷射单元，所述第一喷射单元具有第一喷嘴，该第一喷嘴配置向所述支撑单元支撑的所述基板供应处于气溶胶状态的第一清洗介质；以及第二喷射单元，所述第二喷射单元具有第二喷嘴，该第二喷嘴配置为向所述支撑单元支撑的所述基板供应第二清洗介质。
所述第二清洗介质可以以液态喷射。
在所述第一清洗介质的供应开始后，第一喷嘴可向基板的外侧移动。
在所述第二清洗介质的供应开始后，第二喷嘴可向基板的外侧移动。
在所述第二喷嘴比所述第一喷嘴更靠近基板的中心的情况下，所述第二喷嘴可开始供应第二清洗介质。
在所述第二喷嘴位于所述基板的中心上方的情况下，所述第二喷嘴可供应所述第二清洗介质。
所述装置还包括调节管线，所述调节管线可与所述腔室连接，该调节管线配置为控制内部空间的状态。
所述调节管线可向内部空间供应惰性气体。
所述调节管线可向外部排放内部空间的气体。
内部空间可处于真空态。
根据本发明构思的另一方面，提供一种处理基板的方法，该方法包括：通过向所述基板供应处于气溶胶状态的第一清洗介质及与所述第一清洗介质不同的第二清洗介质来清洗基板。
所述第一清洗介质可以是二氧化碳。
所述第二清洗介质可处于液态。
喷射所述第一清洗介质的地点距离所述基板的中心可比喷射所述第二清洗介质的地点距离所述基板的中心更远。
可在充满惰性气体的空间内处理所述基板。
可在处于真空态的空间内处理所述基板。
根据本发明构思的另一方面，本文提供一种处理基板的方法，该方法包括：通过向所述基板供应在室温下处于气态的第一清洗介质和将向所述基板供应在室温下处于气态的第二清洗介质，同时所述第二清洗介质处于的相态与所述第一清洗介质的相态不同。
所述第一清洗介质可以以气溶胶状态供应到所述基板。
所述第二清洗介质可以以液态供应到所述基板。
附图说明
通过下面根据以下附图的描述，以上所述以及其他的目的和特征将变得显而易见，其中，除非另有规定，否则各附图中相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1为示出了根据本发明构思的实施例的基板处理装置的平面图；
图2为示出了根据本发明构思的实施例的工艺模块的视图；
图3为示意性示出了根据一实施例的喷嘴的内部结构的视图；
图4示出了根据孔口(orifice)和喷射孔的面积比描绘清洗度的图像；
图5为示出了第一喷射单元清洗基板的状态的视图；
图6为示出了通过第一喷射单元清洗和通过第二喷射单元的第二清洗介质供应状态清洗的视图；和
图7为示出了根据另一实施例的第一喷射单元和第二喷射单元之间的位置关系的视图。
具体实施方式
在下文中，将根据附图对本发明构思的实施例进行更详细地描述。本发明构思的实施例可以修改成各种形式，并且本发明构思的范围不应当被解释为局限于以下的实施例。本发明构思的实施例向本领域技术人员提供对本发明构思的更完整地描述。因此，为了突出更清楚的描述，附图中部件的形状被放大。
图1为示出了根据本发明构思的实施例的基板处理装置的平面图。
参见图1，基板处理装置1包括索引模块100和工艺执行模块200。索引模块100包括多个装载端口120和传输框架140。装载端口120、传输框架140和工艺执行模块200可顺序地排列成一排。在下文中，将装载端口120、传输框架140和工艺执行模块200排列的方向称为第一方向12。将从顶部观察时与第一方向12垂直的方向称为第二方向14，以及将与包括第一方向12和第二方向14的平面垂直的方向称为第三方向16。
容纳基板W的载体130置于装载端口120上。设置有多个载体130，且该多个载体沿着第二方向14排成一排。图1示出了设置有四个载体130。但是，可根据诸如工艺执行模块200的工艺效率或占地面积的情况，增加或减少载体130的数量。在载体130中形成有多个设置为支撑基板W的边缘的插槽(未示出)。沿着第三方向16设置多个插槽。基板W堆叠在载体130中，同时沿着第三方向16彼此间隔开。前开式晶圆盒(FOUP)可用作载体130。
工艺执行模块200包括缓冲单元220、传输腔室240和多个工艺腔室260。传输腔室240设置成其长度方向平行于第一方向12。工艺腔室260沿着第二方向14设置于传输腔室240的相对两侧。位于传输腔室240一侧的工艺腔室260与位于传输腔室240的相对侧的工艺腔室260关于传输腔室240彼此对称。一些工艺腔室260沿着传输腔室240的长度方向布置。此外，另一些工艺腔室260彼此堆叠布置。也就是说，可在传输腔室240的一侧设置具有A乘B(A和B是自然数)阵列的工艺腔室260。这里，A是沿着第一方向12设置成一排的工艺腔室260的数量，B是沿着第三方向16设置成一排的工艺腔室260的数量。当在传输腔室240的一侧设置有四个或六个工艺腔室260时，工艺腔室260可以以2乘2或者3乘2的阵列排列。工艺腔室260的数量可增加或者减少。与以上所述不同的是，工艺腔室260可仅设置在传输腔室240的一侧。此外，与以上所述不同的是，工艺腔室260可以设置在传输腔室240的一侧或相对两侧，以形成单层。
缓冲单元220位于传输框架140和传输腔室240之间。缓冲单元220提供一空间，在传输腔室240与传输框架140之间传送基板W之前在该空间中停留基板W。缓冲单元220内设置有放置基板W的插槽(未示出)，且多个狭槽(未示出)设置成沿着第三方向16彼此间隔开。缓冲单元220的面向传输框架140的一面和缓冲单元220的面向传输腔室240的一面是开放的。
传输框架140在位于装载端口120上的载体130与缓冲单元220之间传送基板W。传输框架140内设置有索引轨道142和索引机械手144。索引轨道142设置成其长度方向平行于第二方向14。索引机械手144安装在索引轨道142上，并在第二方向14上沿索引轨道142线性移动。索引机械手144具有基部144a、主体144b和多个索引臂144c。基部144a安装成沿索引轨道142移动。主体144b连接到基部144a。主体144b设置成在基部144a上沿着第三方向16移动。主体144b设置成在基部144a上旋转。索引臂144c连接到主体144b，并设置成相对于主体144b前后移动。多个索引臂144c设置成独立驱动。索引臂144c设置成沿着第三方向16堆叠以便彼此地间隔开。一些索引臂144c可在将工艺执行模块200中的基板W传送到载体130时使用，而另一些索引臂144c可在将基板W从载体130传送到工艺执行模块200时使用。这种结构在索引机械手144将基板W运进或运出过程中，可防止从工艺处理之前的基板W上产生的颗粒附着到工艺处理之后的基板W上。
传输腔室240在缓冲单元220与工艺腔室260之间、以及各工艺腔室260之间传送基板W。传输腔室240内设置有导轨242和主机械手244。导轨242设置成其长度方向平行于第一方向12。主机械手244安装在导轨242上，并在导轨242上沿着第一方向12线性移动。主机械手244具有基部244a、主体244b和多个主臂244c。基部244a安装成沿导轨242移动。主体244b连接到基部244a。主体244b设置成在基部244a上沿着第三方向16移动。主体244b设置成在基部244a上旋转。主臂244c连接到主体244b，并设置成相对于主体244b前后移动。多个主臂244c设置成独立驱动。主臂244c设置成沿着第三方向16堆叠以便彼此间隔开。从缓冲单元220向工艺腔室260传送基板W时所使用的主臂244c与从工艺腔室260向缓冲单元220传送基板W时所使用的主臂244c可以是不同的。
在工艺腔室260中设置有在基板W上执行清洗工艺的工艺模块300。根据清洗工艺的类型，设置在工艺腔室260中的工艺模块300可具有不同的结构。可选地，工艺腔室260中的工艺模块300可具有相同的结构。可选地，工艺腔室260可被分为多组；属于相同组的工艺腔室260中的工艺模块300结构相同，属于不同组的工艺腔室260中的工艺模块300结构不同。例如，当工艺腔室260被分成两组时，第一组工艺腔室260可设置在传输腔室240的一侧，及第二组工艺腔室260可设置在传输腔室240的另一侧。可选地，第一组工艺腔室260可设置在传输腔室240下侧的相对两侧，及第二组工艺腔室260可设置在传输腔室240上侧的相对两侧。第一组工艺腔室260和第二组工艺腔室260可根据所使用化学品的种类和清洗方式的类型进行分类。
图2为示出了根据本发明构思的实施例的工艺模块的视图。
参见图2，工艺模块300包括腔室310、杯状物320、支撑单元340、升降单元360、第一喷射单元380和第二喷射单元390。
腔室310在其内部提供一空间。腔室的内部空间可通过调节管线315控制在设定状态。调节管线315连接到腔室310的一侧。调节管线315对腔室310的内部空间的状态进行调节。例如，调节管线可向腔室310的内部空间供应惰性气体，可排放存在于腔室310内部的空气，以及可允许腔室310的内部空间充满惰性气体。此外，调节管线315可将腔室310的内部空间中的气体排放到外部，并可允许腔室310的内部空间被抽成真空。在低温状态下供应第一清洗介质和第二清洗介质，该第一清洗介质和第二清洗介质将在下文中描述，使腔室310的内部空间进入低温状态。当包含水分和氧气的空气存在于腔室310的内部空间中，水分、氧气或者类似物可被冷凝，这使得基板的处理质量变坏。调节管线315可从腔室310的内部排放可在处理过程中冷凝的物质。由调节管线315供应的惰性气体可以是凝固点低的惰性气体，该惰性气体诸如氮气或氦气。
杯状物320位于腔室310内的空间中。杯状物320具有用于执行基板处理工艺的空间，且杯状物320的上侧是开放的。杯状物320具有内部回收容器322、中间回收容器324和外部回收容器326。回收容器322、324和326回收在工艺中所使用的不同的处理液。内部回收容器322具有围绕支撑单元340的环形形状，中间回收容器324具有围绕内部回收容器322的环形形状，以及外部回收容器具有围绕中间回收容器324的环形形状。内部回收容器322的内部空间322a、内部回收容器322和中间回收容器324之间的空间324a以及中间回收容器324与外部回收容器326之间的空间326a用作入口，通过这些入口，处理液被引入到内部回收容器322、中间回收容器324以及外部回收容器326。回收容器322、324和326分别连接有，从回收容器322、324和326沿着其底面的向下方向垂直延伸的回收线322b、324b和326b。回收线322b、324b和326b分别排放通过回收容器322、324和326引入的处理液。所排放的处理液可通过外部处理液循环系统(未示出)再利用。
支撑单元340布置在杯状物320的处理空间中。支撑单元340在工艺期间支撑并旋转基板。支撑单元340具有一个旋转头342、多个支撑销344、多个卡盘销346、驱动轴348和驱动单元349。旋转头342具有从顶部观察时大致呈圆形形状的上表面。驱动轴348固定连接到旋转头342的底部，驱动轴348可由驱动单元349旋转。如果驱动轴348旋转，则旋转头342旋转。旋转头342包括支撑销344和卡盘销346以支撑基板。设置有多个支撑销344。该多个支撑销344可布置在旋转头342上表面的边缘彼此地间隔开，并从旋转头342向上突出。该多个支撑销344布置成通过这些支撑销组合具有大致环形的形状。支撑销344支撑基板的底表面的边缘，使得基板W与旋转头342的上表面以预定的距离间隔开。设置有多个卡盘销346。卡盘销346布置成比支撑销344更远离旋转头342的中心。卡盘销346设置成从旋转头342向上突出。卡盘销346支撑基板W的侧面，这样，当支撑单元340旋转时，基板W不会从正常位置横向偏离。卡盘销346设置成沿着旋转头342的径向方向在待命位置与支撑位置之间线性移动。待命位置是比支撑位置更远离旋转头342中心的位置。当基板W装载到支撑单元340上或从支撑单元340上卸载时，卡盘销346位于待命位置；当在基板上执行工艺时，卡盘销346位于支撑位置。卡盘销346在支撑位置处与基板W的侧面接触。
升降单元360线性地上下移动杯状物320。升降单元360可移动杯状物320的多个回收容器322、324和326。尽管没有示出，但是回收容器可单独移动。当上下移动杯状物320时，改变杯状物320与支撑单元340之间的相对高度。升降单元360具有支架362、可移动轴364和驱动器366。支架362固定安装在杯状物320的外壁上，且由驱动器366驱动上下移动的可移动轴364固定连接到支架362上。当在支撑单元340上放置基板W或从支撑单元340上提升基板W时，杯状物320下降，这样，支撑单元340从杯状物320的上侧突出。当执行工艺时，调节杯状物320的高度，这样，根据供应到基板W的处理液的种类，处理液被引入到预定的回收容器326内。例如，当使用第一处理液处理基板时，基板W位于与内部回收容器322的内部空间322a相对应的高度。此外，当使用第二处理液处理基板时，基板可位于与内部回收容器322和中间回收容器324之间的空间324a相对应的高度，以及当使用第三处理液时，基板可位于与中间回收容器324和外部回收容器326之间的空间326a相对应的高度。与以上所述不同的是，升降单元360可上下移动支撑单元340而非杯状物320。与以上所述不同的是，杯状物320可具有单个的回收容器322。
第一喷射单元380向基板W供应第一清洗介质。第一清洗介质是一种在室温下处于气态的物质。向基板W供应处于非液态物质状态的第一清洗介质。可向基板供应处于气溶胶(aerosol)状态的第一清洗介质。例如，以气溶胶状态供应的物质可以是二氧化碳、氩气、氮气和氦气中的一种，或者可以是二氧化碳、氩气、氮气和氦气中的两种或更多种的混合物。
第一喷射单元380可以是摆动的。第一喷射单元380具有喷嘴支撑件382、支撑件386、驱动器388和第一喷嘴400。支撑件386的长度方向沿着第三方向16设置，并且驱动器388连接到支撑件386的下端。驱动器388旋转和升降支撑件386。喷嘴支撑件382以垂直于支撑件386的方式连接到支撑件386的一端，该端与支撑件386连接到驱动器388的一端相对。第一喷嘴400安装在喷嘴支撑件382的一端的底面上。第一喷嘴400通过驱动器388移动到处理位置和待命位置。处理位置是第一喷嘴400布置在杯状物320的垂直的上部的位置，以及待命位置是偏离杯状物320的垂直的上部的位置。
第二喷射单元390向基板W供应第二清洗介质。第二清洗介质是一种在室温下处于气态的物质。向基板供应的第二清洗介质的相态与第一清洗介质的相态不同。向基板供应处于液态的第二清洗介质。例如，第二清洗介质可以是液态氮、液态二氧化碳、液态氩或者液态氦。
可以旋转第二喷射单元390。第二喷射单元390具有第二喷射支撑件392、辅助支撑件396、辅助驱动器397和第二喷嘴398。辅助支撑件396的长度方向沿着第三方向16设置，且辅助驱动器397连接到辅助支撑件396的下端。辅助驱动器397移动辅助支撑件396。例如，辅助驱动器397可旋转辅助支撑件396。此外，辅助驱动器397可升降辅助支撑件396。第二喷嘴支撑件392连接到辅助支撑件396的上侧。第二喷嘴398安装在第二喷嘴支撑件392的一端的底面上。第二喷嘴398通过辅助驱动器397移动到处理位置和待命位置。处理位置是第二喷嘴398布置在杯状物320的垂直的上部的位置，以及待命位置是第二喷嘴398布置在偏离杯状物320的垂直的上部的位置。
图3为示意性示出了根据一实施例的喷嘴的内部结构的视图。
第一喷嘴400具有收缩部件420、膨胀部件440和孔口450。收缩部件420、孔口450和膨胀部件440顺序设置。收缩部件420具有入口410。通过入口410导入第一清洗介质。收缩部件420的横截面随着其远离入口410而减小。例如，收缩部件420可具有圆锥形的形状。
通过入口410导入的第一清洗介质处于气态。导入第一清洗介质的供应压力可以是20巴至60巴。第一清洗介质的供应压力可以是45巴至55巴。
膨胀部件440具有喷射孔430。喷射孔430喷射第一清洗介质。膨胀部件440的横截面随着其靠近喷射孔430而增大。例如，膨胀部件440可具有圆锥形的形状。当第一清洗介质从喷射孔430喷射时，第一清洗介质作为固体颗粒喷射。
孔口450位于收缩部件420和膨胀部件440之间的位置。孔口450沿着其自长度方向可具有恒定的横截面积。
喷射孔430的面积可以是孔口450的横截面积的4至14倍。喷射孔430的面积可以是孔口450的横截面积的6至10倍。
也就是说，喷射孔430的面积可以是孔口450通道的横截面积的4至14倍，孔口450的通道的横截面积沿着与孔口450的长度方向垂直的方向切割。此外，喷射孔430的面积可以是孔口450的通道的横截面积的6至10倍。
根据一个示例，孔口450的直径可以是0.24mm至0.6mm，喷射孔430的直径可以是0.9mm至3.0mm。此外，孔口的直径可以是0.3mm至0.5mm，以及喷射孔的直径可以是0.9mm至1.1mm.
根据一个示例，孔口450的面积可以是0.05mm2至0.28mm2，以及喷射孔430的面积可以是0.7mm2至7mm2。此外，孔口的面积可以是0.10mm2至0.14mm2，以及喷射孔的面积可以是0.7mm2至1.4mm2。
在上述情况下，从喷射孔430喷射的清洗介质可以以高速和高压喷射，这样，即使不使用载气，也可以充分地清洗基板。将根据实验结果来描述基板的清洗效率，这将在下面进行有关上述描述的描述。
图4示出了根据孔口和喷射孔的面积比描述清洗度的图像。
在下文中，图像中的相对明亮的点为清洗之后存在的杂质。这意味着，随着大量的亮点分布，清洗更不完全。
通过在腔室内部未被抽真空的状态下仅使用第一清洗介质来执行以下实验。此外，仅供应单一气态的二氧化碳作为第一清洗介质而不使用单独的载气。
从图4可看出，当孔口450的横截面积A1和喷射孔430的面积A2之比为4：14时，可以仅用单一的二氧化碳气体清洗基板。尤其是，当孔口450的横截面积A1和喷射孔430的面积A2之比为6：10时，基板的杂质被有效地清洗。
图5为示出了第一喷射单元清洗基板的状态的视图。
参考图5，第一喷射单元380通过将第一清洗介质供应到基板W上来清洗基板W。可以在基板W的中心区域开始第一喷射单元380对基板W的清洗。例如，在在基板W的中心开始喷射第一清洗介质后，第一喷嘴可以在排放第一清洗介质的同时向基板W的外部区域移动。当在第一喷嘴400供应第一清洗介质时，基板W可以旋转基板W。
图6为示出了通过第一喷射单元清洗和通过第二喷射单元的第二清洗介质供应状态清洗的视图。
在第一清洗介质的供应开始的同时，或者如果在第一清洗介质的供应开始后经过预设的时间段，第二喷射单元向基板W供应第二清洗介质。
当第一清洗介质和第二清洗介质的供应同时开始时，第一喷嘴400在从基板W的中心向基板W的外侧以预定距离间隔开的位置供应第一清洗介质，且第二喷嘴398可在比第一喷嘴400更靠近基板W中心的位置开始供应第二清洗介质。例如，第二喷嘴398可以在位于基板中心的上方的位置开始供应第二清洗介质。
另外，在第一清洗介质的供应开始后，经过预设的时间段开始供应第二清洗介质时，第二喷嘴可在比向基板W外侧移动的第一喷嘴更靠近基板W中心的位置开始供应第二清洗介质。例如，第二喷嘴398可在第二喷嘴398位于基板W中心的上方的位置开始供应第二清洗介质。
在第二清洗介质的供应开始后，第二喷嘴398可在供应第二清洗介质时向基板W的外侧移动。此外，第二喷嘴可在停止于开始供应第二清洗介质的位置的同时，在预设的时间段内供应第二清洗介质。
向基板W喷射的第二清洗介质可在向基板的外侧移动的同时清洗基板W。此外，处于液态的第二清洗介质防止由于第一清洗介质分散到基板W的上部区域的颗粒再次附着在基板W上。
图7为示出了根据另一实施例的第一喷射单元和第二喷射单元之间的位置关系的视图。
参考图7，第二喷射单元390可在与第一喷射单元380的移动方向相反的方向上移动时向基板W的中心喷射第二清洗介质。于是，从基板中心到第一喷嘴400的距离R1比从基板中心到第二喷嘴398的距离R2更远。因此，与图6类似，第二喷射单元390可以以防止由第一清洗介质分散的颗粒附着到基板W的方式喷射第二清洗介质。
根据本发明构思的一个实施例，可在不使用化学品的情况下清洗基板。
此外，根据本发明构思的实施例，当一种具有低表面张力的物质被用作清洗介质时，还可以有效地清洗具有疏水表面的基板和具有精细图案的基板。
此外，当具有低凝固点的气体作为第二清洗介质使用时，第二清洗介质可在第一清洗介质产生凝固问题时清洗基板。
根据本发明构思的一个实施例，可提供一种有效地处理基板的基板处理装置和基板处理方法。
根据本发明构思的一个实施例，可提供一种具有改进的清洗效率的基板处理装置和基板处理方法。
以上描述举例说明了本发明构思。此外，上述内容描述了本发明构思的示例性实施例，而本发明构思可适用于各种其他组合、变化和环境。也就是说，本发明构思可以在不脱离本说明书中所公开的发明构思的范围、本书面公开的等同范围和/或本领域技术人员的技术或知识范围的情况下进行修改或修正。书写的实施例描述了实施本发明构思的技术精神的最佳状态，且可以进行本发明构思的具体应用领域和目的所需的各种改变。因此，本发明构思的详细描述并不旨在将本发明构思限制在所公开的实施例中。此外，应当解释为所附的权利要求包括其它实施例。