基板处理方法和装置与流程

本文描述的发明构思的实施方式涉及用于对基板进行热处理的方法和装置。

背景技术：

执行诸如清洁、沉积、光刻、蚀刻和离子注入的各种工艺以制造半导体器件。在这些工艺当中，使用涂布工艺作为在基板上形成液膜的工艺。通常，涂布工艺是通过将处理液涂布到基板上来形成液膜的工艺。

在基板上形成液膜之前和之后，执行烘烤基板的烘烤工艺。烘烤工艺是在封闭空间中将基板加热到处理温度或更高温度的过程，并通过在液膜上散布有机材料来稳定液膜。在烘烤工艺中，必须根据操作将基板的整个区域在均匀温度下加热。

然而，在处理基板的空间中，引入气流的区域和排出气流的区域不同，并且基板的与引入区域相邻的区域和与排出区域相邻的区域的温度不同。因此，对于这些区域，液膜被不均匀地加热，且因此，对于这些区域，液膜的厚度是不同的。

技术实现要素：

本发明构思的实施方式提供了用于均匀地烘烤基板的整个区域的装置和方法。

本发明构思的实施方式还提供了用于均匀地调整形成在基板上的液膜的厚度的装置和方法。

本发明构思的技术目的不限于上述技术目的，并且从以下描述中，其他未提及的技术目的对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

本发明构思提供了一种用于对基板进行热处理的装置和方法。该方法包括：第一处理操作，即在供处理基板的处理空间被关闭的状态下将基板与设置有加热器的支撑板间隔开至第一高度并加热基板；在第一处理操作之后的第二处理操作，即降低基板使得基板位于第二高度并加热基板；在第二处理操作之后的第三处理操作，即升高基板使得基板与支撑板间隔开以位于第三高度并加热基板；以及在第三处理操作之后的第四处理操作，即降低基板使得基板位于第四高度并加热基板。

第二高度和第四高度可以是基板位于支撑板上的位置。第一高度和第三高度可以是相同的高度。

可以将第一处理操作执行持续第一时间段，可以将第二处理操作执行持续第二时间段，可以将第三处理操作执行持续第三时间段，可以将第四处理操作执行持续第四时间段，并且第二时间段和第三时间段可以短于第一时间段或第四时间段。第二时间段可以短于第三时间段。第四时间段可以长于第一时间段。

对基板的处理可以包括加热基板的烘烤过程，该基板涂布有光敏液体。

处理空间可以设置有引导板，该引导板位于支撑板上方以面向支撑板并且被配置为引导处理空间中的气流，并且引导板的高度可以在第一处理操作、第二处理操作、第三处理操作和第四处理操作的一些中被不同地设置。当基板被升高时，引导板可以被降低，而当基板被降低时，引导板可以被升高。

一种基板处理装置，包括：腔室，该腔室在其内部具有处理空间；支撑板，其位于处理空间中，支撑板的上表面被设置为支撑基板的支撑表面；加热器，其设置在支撑板中并且被配置为加热基板；升降销，其在降低位置和升高位置之间可移动，在降低位置，升降销的上端位于支撑表面下方，在升高位置，升降销的上端突出到支撑表面的上侧；和控制器，其被配置为控制升降销，其中控制器可以控制升降销以依次执行：在基板与支撑板间隔开的第一高度处加热基板的第一处理操作；降低基板使得基板位于第二高度并加热基板的第二处理操作；将基板升高到基板与支撑板间隔开的第三高度并加热基板的第三处理操作；和降低基板使得基板位于第四高度并加热基板的第四处理操作。

第二高度和第四高度可以是基板位于支撑板上的位置，第一高度和第三高度可以是相同的高度。

可以将第一处理操作执行持续第一时间段，可以将第二处理操作执行持续第二时间段，可以将第三处理操作执行持续第三时间段，可以将第四处理操作执行持续第四时间段，并且第二时间段和第三时间段可以短于第一时间段或第四时间段。第二时间段可以短于第三时间段。

基板处理装置还可包括引导板，其位于支撑板上方以面向处理空间中的支撑板，并且被配置为引导处理空间中的气流，并且控制器可以控制引导板，使得引导板的高度在第一处理操作、第二处理操作、第三处理操作和第四处理操作中的一些中被不同地设置。控制器可以在基板被升高时降低引导板，并且可以在基板被降低时升高引导板。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明构思的示例性实施方式，本发明构思的上述以及其他目的和特征将变得显而易见。

图1是示出根据本发明构思的实施方式的基板处理系统的平面图；

图2是示出图1的基板处理系统的截面图；

图3是示出图1的基板处理装置的截面图；

图4是示出图3的基板支撑单元的平面图；

图5是示出通过使用图3的基板处理装置处理基板的过程的流程图；和

图6至图9示出使用图3的装置处理基板的过程。

具体实施方式

可以以各种形式修改本发明构思的实施方式，并且本发明构思的范围不应该被解释为受以下描述的本发明构思的实施方式的限制。提供本发明构思的实施方式是为了向本领域技术人员更完整地描述本发明构思。因此，夸大了附图中的部件的形状等以强调更清楚的说明。

在下文中，将参考图1至图9描述本发明构思的示例性实施方式。

图1是示出根据本发明构思的实施方式的基板处理系统的平面图。图2是示出图1的基板处理系统的截面图。参考图1和图2，基板处理系统1包括转位模块10和工艺执行模块20。转位模块10包括多个装载端口120和进给框架140。装载端口120、进给框架140和工艺执行模块20可以依次布置成行。在下文中，装载端口120、进给框架140和工艺执行模块20布置的方向将被称为第一方向12，当俯视时垂直于第一方向12的方向将被称为第二方向14，并且垂直于第一方向12和第二方向14的方向将被称为第三方向16。

供容纳基板w的载体18安置在装载端口120上。设置有多个装载端口120，并且多个装载端口120沿第二方向14布置成行。然而，装载端口120的数量可以根据诸如工艺执行模块20的工艺效率或占用空间的条件而增加或减少。用于在基板w平行于地面布置时容纳基板w的多个槽(未示出)形成在载体18中。正面开口标准箱(foup)可以用作载体18。

工艺执行模块20包括缓冲单元220、输送单元240、涂布单元260和烘烤单元280。这里，设置涂布单元260和烘烤单元280作为处理基板w的基板处理单元260和280。涂布单元260被设置为对基板w进行液体处理的液体处理单元260，并且烘烤单元280被设置为对基板w进行热处理的热处理单元280。涂布单元260分别布置在输送单元240的对置侧。也就是说，涂布单元260沿第二方向14布置，并且相对于输送单元240彼此对称地放置。一些涂布单元260沿第一方向12布置。此外，一些涂布单元260被布置成彼此堆叠。也就是说，具有a×b阵列的涂布单元260可以被布置在输送单元240的一侧。这里，a是沿第一方向12成行设置的涂布单元260的数量，b是沿第三方向16成行设置的涂布单元260的数量。当在输送单元240的一侧设置有4个或6个涂布单元260时，涂布单元260可以以2×2或3×2的阵列布置。涂布单元260的数量可以增加或减少。

选择性地，涂布单元260可以仅被设置在输送单元240的一侧。此外，涂布单元260可以被设置在输送单元240的一侧或对置侧以形成单层。

缓冲单元220布置在进给框架140和输送单元240之间。设置有多个缓冲单元220，并且多个缓冲单元220沿第二方向14布置成行。每个缓冲单元220在输送单元240和进给框架140之间提供用于基板w在被输送之前停留的空间。在缓冲单元220内部设置有供放置基板w的多个槽(未示出)。多个槽(未示出)可以被设置成沿第三方向16彼此间隔开。缓冲单元220的面向进给框架140的表面和缓冲单元220的面向输送单元240的表面是敞开的。

进给框架140在位于装载端口120上的载体18和缓冲单元220之间输送基板w。在进给框架140中设置有转位轨道142和转位机械手144。转位轨道142被配置为使得其长度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具有基部144a、主体144b和多个转位臂144c。基部144a被安装成沿转位轨道142移动。主体144b联接到基部144a。主体144b被配置为在基部144a上沿第三方向16移动。主体144b被配置为在基部144a上旋转。转位臂144c联接到主体144b，并且被配置为相对于主体144b向前和向后移动。多个转位臂144c被配置为被单独驱动。转位臂144c被布置成堆叠从而沿第三方向16彼此间隔开。当将基板w从工艺执行模块20输送到载体18时，使用一些转位臂144c，并且当将基板w从载体18输送到工艺执行模块20时，可以使用一些转位臂144c。该结构可以防止，在由转位机械手144载入和载出基板w的过程中，在工艺处理之前从基板w产生的颗粒在工艺处理之后附着到基板w上。

输送单元240在缓冲单元220、涂布单元260和烘烤单元280中的任意两个之间输送基板w。输送单元240位于沿第一方向12布置的缓冲单元220和烘烤单元280之间，并且位于沿第二方向14布置的涂布单元260之间。

输送单元240包括输送室244和多个输送构件244。输送室242在其内部提供输送空间241。当俯视时，输送室242被放置成由缓冲单元220、涂布单元260和烘烤单元280围绕。例如，输送室242可以具有矩形平行六面体形状。输送室242的面向第一方向12的一个侧壁可以面向烘烤单元280，并且输送室242的与一个侧壁相对的相对侧壁可以面向缓冲单元220。此外，输送室242的面向第二方向14的对置侧壁可以面向涂布单元260。

输送构件244位于输送空间241中。多个输送构件244中的一些(在下文中为一个输送构件)位于第一方向12的一侧，以及其余(在下文中为另一个输送构件)位于第一方向12的相对侧。一个输送构件244a在位于第一方向的一侧的缓冲单元220、烘烤单元280和涂布单元260中的任意两个之间输送基板w。另一个输送构件244b在位于第一方向12的相对侧的缓冲单元220、烘烤单元280和涂布单元260中的任何两个之间输送基板w。

一个输送构件244a和另一个输送构件244b中的每一个包括输送轨道246和输送机械手244。输送轨道246被布置成使得其长度方向面向第三方向16。输送机械手244安装在输送轨道246上，并且在输送轨道246上沿第三方向16线性移动。输送机械手244具有基部248a、主体248b和多个输送臂248c。基部248a安装在输送轨道246中。基部248a可沿输送轨道246的长度方向线性移动。主体248b联接到基部248a。主体248b被设置成在基部248a上绕第三方向16旋转。输送臂248c联接到主体248b，并且被配置为相对于主体248b向前和向后移动。多个输送臂248c被设置为被单独驱动。输送臂248c被设置成沿第三方向16彼此间隔开。

涂布单元260具有相同的结构。同时，涂布单元260使用的处理液的种类可以不同。涂布单元260将处理液涂布到基板w上。涂布单元260具有处理容器262、基板支撑构件264和喷嘴266。处理容器262具有顶部敞开的杯形。基板支撑构件264位于处理容器262中，并支撑基板w。基板支撑构件264可以被设置为可旋转。喷嘴266将处理液供应到位于基板支撑构件264上的基板w上。喷嘴266可以将处理液供应到基板w的中心。作为示例，处理液可以被提供为在基板上形成光敏液膜的光敏液体。此外，处理液可以被提供为在基板上形成硬掩模的液体。

此外，另外，涂布单元260还可以设置有供应润湿液(例如稀释剂)的喷嘴，用于在供应处理液之前使基板w的表面疏水。

烘烤单元280对基板w进行热处理。例如，烘烤单元280通过在涂布处理液或在将处理液涂布到基板w上之后执行软烘烤处理之前在预定温度下加热基板w而执行去除基板w表面上的有机物质和水分的预烘烤工艺。烘烤工艺包括加热基板w的加热过程和冷却基板w的冷却过程。设置有多个烘烤单元280，并且多个烘烤单元280沿第二方向14布置成行。一些烘烤单元280位于第一方向12的一侧，而其余烘烤单元280位于第一方向12的相对侧。位于一侧的烘烤单元280对已经由位于输送单元240的一侧的涂布单元260涂布的基板w进行热处理。位于相对侧的烘烤单元280对已经由位于输送单元240相对侧的涂布单元260涂布的基板w进行热处理。

烘烤单元280包括执行冷却过程的冷却板282和执行加热过程的加热单元1000。冷却板282冷却由加热单元1000加热的基板w。冷却板282被设置成具有圆板形状。冷却水或例如热电元件的冷却单元被设置在冷却板282的内部。例如，位于冷却板282上的基板w可以被冷却到室温或接近室温的温度。

加热单元1000在常压或接近常压的压力下加热基板w。加热单元1000可以根据加热基板w的基板处理装置1000来提供基板w。图3是示出图1的基板处理装置的截面图。参考图3，基板处理装置1000包括腔室1100、基板支撑单元1200、加热构件1400、引导单元和控制器1900。

腔室1100具有处理空间1110，基板w在其内部被加热。处理空间1110是与外部隔离的空间。腔室1100包括上主体1120、下主体1140和密封构件1160。

上体1120具有倒置的容器形状。中心孔1122和外围孔1124形成在上主体1120的上表面上。中心孔1122形成在上主体1120的中心处。中心孔1122用作排气孔1122，通过该排气孔1122，处理空间1110的大气被排出。设置有多个外围孔1124，并且多个外围孔1124形成在偏离上主体1120的中心的位置处。外围孔1124用作引入孔1124，外部气流通过引入孔1124被引入到处理空间1110中。外围孔1124被放置成围绕中心孔1124。外围孔1124被放置成沿周向彼此间隔开。根据示例，可以设置有四个外围孔1124。外部气流可以是空气。

选择性地，可以设置有三个或五个外围孔1124。此外，外部气流可以是惰性气体。

下主体1140具有顶部敞开的容器形状。下主体1140位于上主体1120的下方。上主体1120和下主体1140被放置成彼此竖直地面对。上主体1120和下主体1140彼此组合以在它们之间形成处理空间。上主体1120和下主体1140被放置成使得上主体1120和下主体1140的中心轴线相对于竖直方向彼此重合。下主体1140可以具有与上主体1120的直径相同的直径。也就是说，下主体1140的上端可以被放置成与上主体1120的下端相对。

上主体1120和下主体1140中的一个通过升降构件1130被移动到打开位置和隔断位置，并且上主体1120和下主体1140中的另一个的位置是固定的。在本实施方式中，描述了下主体1140的位置是固定的，并且上主体1120通过升降构件1130在打开位置和隔断位置之间移动。这里，打开位置是上主体1120和下主体1140彼此间隔开使得处理空间1110打开的位置。隔断位置是处理空间1110通过下主体1140和上主体1120与外部隔绝的位置。

密封构件1160位于上主体1120和下主体1140之间。密封构件1160密封上主体1120和下主体1140之间的空隙。密封构件1160可以是具有环形形状的o形环构件1160。密封构件1160可以与下主体1140的上端固定联接。

基板支撑单元1300在处理空间1110中支撑基板w。基板支撑单元1300固定地联接到下主体1140。图4是示出图3的基板支撑单元的平面图。参考图4，基板支撑单元1300包括支撑板1320和升降销1340。支撑板1320被设置成具有圆板形状。支撑板1320的上表面用作支撑基板w的支撑表面。支撑表面的直径大于基板w的直径。多个销孔1322形成在支撑表面上。销孔1322位于支撑表面的不同区域中。当俯视时，销孔1322被布置成围绕支撑表面的中心。销孔1322被布置成沿周向彼此间隔开。销孔1322以相同的间隔彼此间隔开。升降销1340设置在各个销孔1322中。升降销1340可以向上和向下移动，使得升降销1340的上端从销孔1322突出或插入销孔1322中。升降销1340将基板w从支撑板1320升起，或者将基板w安置在支撑板1320上。例如，可以设置有三个销孔1322。支撑板1320可以由包括氮化铝(aln)的材料形成。

加热构件1400加热位于支撑板1320上的基板w。加热构件1400位于放置在支撑板1320上的基板w下方。加热构件1400包括多个加热器1420。加热器1420位于支撑板1320中。加热器1420位于同一平面上。例如，加热器1420可以是加热丝。

可选地，加热器1420可以是通过印刷而成的图案。加热器1420位于支撑板1320的底表面上。加热器1420加热支撑表面的不同区域。当俯视时，支撑板1320的对应于加热器1420的区域可以被设置为加热区域。可以独立地调节加热器1420的温度。例如，可以设置有十五个加热区域。

引导单元1500引导引入到处理空间1110中的气流的流动方向。此外，引导单元1500用作排出处理空间1110的大气的排气单元1500。引导单元1500包括排气管1530、引导板1540和驱动构件1580。

排气管1530具有面向垂直于其长度方向的竖直方向的管形状。排气管1530被放置成穿过上主体1120的上壁。根据一个示例，排气管1530可以被放置成插入中心孔1122中。即，排气管1530的下端位于处理空间1110中，且排气管1530的上端位于处理空间1110的外部。减压构件1560与排气管1530的上端连接。减压构件1560减小排气管1530的压力。

因此，处理空间1110的大气依次通过通气孔1542和排气管1530排出。

引导板1540具有板形状，在其中心处具有通气孔1542。引导板1540具有从排气管1530的下端延伸的圆板形状。引导板1540固定地联接到排气管1530，使得通气孔1542和排气管1530的内部彼此连通。引导板1540位于支撑板1320上方以面向支撑板1320的支撑表面。引导板1540可以具有与基板w的面积相同或更大的面积。引导板1540位于下主体1140上方。根据一个示例，引导板1540可以位于与上主体1120对应的高度处。引导板1540面向外围孔1124，并且具有与上主体1120内表面间隔开的直径。因此，在引导板1540的侧端和上主体1120的内表面之间产生间隙，并且该间隙被设置为流动路径，通过外围孔1120引入的气流通过该流动路径被供应到基板w。

驱动构件1580位于腔室1110的外部。驱动构件1580向上主体1120上方的排气管1530提供驱动力。排气管1530和引导板1540可以通过由驱动构件1580提供的驱动力而向上和向下移动。根据一个示例，引导板1540可以在基板w升高时降低，并且可以在基板w降低时升高。

控制器1900控制升降销1340和驱动构件1580，使得依次执行第一处理操作s100、第二处理操作s200、第三处理操作s300和第四处理操作s400。

第一处理操作s100是在与支撑板1320间隔开的第一高度d1处加热基板w的操作。第二处理操作s200是降低基板w使得基板w位于第二高度d2并加热基板w的操作。第三处理操作s300是将基板w升高到与支撑板1320间隔开的第三高度d3并加热基板w的操作。第四处理操作s400降低基板w使得基板w位于第四高度d4并加热基板w的操作。

通过升降销1340将基板w升高到第一高度d1、第二高度d2、第三高度d3和第四高度d4。这里，第一高度d1和第三高度d3是基板w与支撑板1320间隔开的高度，第二高度d2和第四高度d4是基板w位于支撑板1320上的高度。根据一个实施方式，第一高度d1和第三高度d3可以是相同的高度。此外，控制器1900可以控制驱动构件1580以在基板w升高时降低引导板1540，并且在基板w降低时升高引导板1540。

接下来，将描述通过使用上述基板处理装置处理基板w的过程。图5是示出使用图3的基板处理装置处理基板的过程的流程图。图6至图9是示出通过使用图3的装置处理基板的过程的视图。参考图5至图9，通过输送单元240将基板w输送到位于升高位置的升降销1340。升降销1340被放置成使得基板w位于第一高度d1。然后，将引导板1540固定到适当的位置。将腔室移动到隔断位置，并执行基板w的第一处理操作s100。将第一处理操作s100执行持续第一时间段。例如，第一时间段可以是30秒或接近30秒的时间段。如果完成第一处理操作s100，则执行第二处理操作s200。

在第二处理操作s200中，使升降销1340降低，使得基板w移动到第二高度并且基板w被加热。然后，将引导板1540升高到高于适当位置的位置。例如，可以降低基板w以使其位于支撑板1320上。将第二处理操作s200执行持续第二时间段。第二时间段是比第一时间段更短的时间段。例如，第二时间段可以是1秒。如果完成第二处理操作s200，则执行第三处理操作s300。

在第三处理操作s300中，将升降销1340升高，使得基板w移动到第三高度并且基板w被加热。然后，将引导板1540降低到适当的位置或低于适当位置的位置。将第三处理操作s300执行持续第三时间段。第三时间段可以是比第一时间段短并且比第二时间段长的时间段。例如，第三时间段可以是10秒或接近10秒的时间段。如果完成第三处理操作s300，则执行第四处理操作s400。

在第四处理操作s400中，将升降销1340降低，使得基板w移动到第四高度并且基板w被加热。然后，将引导板1540固定到适当的位置。将第四处理操作s400执行持续第四时间段。第四时间段可以是比第一时间段、第二时间段和第三时间段更长的时间段。

根据实施方式，在执行第四处理操作s400之前，执行增大基板w和引导板1540之间的间隔的第二处理操作s200，使得处理空间1110的压力变低。因此，处理空间1110中的气流的流速减小，并且基板w的中心区域和外围区域之间的温差被最小化。

此外，在执行第四处理操作s400之前，执行减小基板w和引导板1540之间的间隔的第三处理操作s300，使得处理空间1110的压力变得更高。因此，处理空间中的气流的流速增大。这可以迅速排出液膜上的有机物质。

根据本发明构思的实施方式，可以通过增大基板和引导板之间的间隔来降低处理空间的压力，并且可以通过降低处理空间中气流的流速来使基板的中心区域和外围区域之间的温差最小化。

此外，根据本发明构思的实施方式，可以通过减小基板和引导板之间的间隔来增大处理空间的压力，并且可以通过增大处理空间中的气流的流速来迅速地排出液膜上的有机物质。

以上描述是对本发明构思的技术精神的简单例示，并且本发明构思所属领域的技术人员可以在不脱离本发明构思的本质特征的情况下对本发明构思进行各种修正和修改。因此，本发明构思的公开实施方式不限制本发明构思的技术精神，而是说明性的，并且本发明构思的技术精神的范围不受本发明构思的实施方式的限制。本发明构思的范围应该由权利要求来解释，并且应当理解，等同范围内的所有技术精神都落入本发明构思的范围内。