基板处理装置及用于其的混合喷嘴的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基板处理装置及用于其的混合喷嘴(nozzle)，涉及将气体和微细固体颗粒混合而喷射在基板的混合喷嘴及包括其的基板处理装置。
【背景技术】
[0002]在制造半导体设备(device)的工艺中包括如下工艺:类似于化学机械研磨(CMP, Chemical Mechanical Polishing)工艺等，使得异物残留在表面。由此，使用将附着于晶元(wafer)的表面的粒子、有机污染物、金属杂质等进行去除并清洗的装置。此外，在制造显示(display)装置的工艺方面也需要在去除粘附于玻璃基板的表面的异物后的干净的玻璃基板上覆盖液态显不兀件。
[0003]由此，在玻璃基板等基板(以下，将“晶元”、“玻璃基板”等称作“基板”)的处理工艺中必然伴随有基板的清洗工艺，所述基板在制造晶元或显示装置时所使用，所述晶元或显示装置在制造半导体设备时所使用。
[0004]基板的清洗工艺通过多种形态实现，但其中一种方式广为人知，所述方式为利用流体喷嘴，从而混合清洗液和高压气体，进而向晶元表面进行喷射。图1示出用于现有的基板清洗的基板处理装置1。
[0005]图1所示的基板处理装置1中，将基板W搁置于外壳(casing)内部的基板搁置台10，并进行如下操作:将基板搁置台10的旋转轴12通过驱动马达(motor)进行旋转驱动10r，同时从喷嘴20向基板W的表面喷射清洗液或漂洗液。
[0006]在此，喷嘴20虽然可构成为通过高压喷射清洗液，但为了提高清洗效率，如图3所示，所述喷嘴可构成为混合喷嘴，所述混合喷嘴包括:第一部件21，其具备供给高压气体(AIR)91的气体通道21p ;第二部件22，其具备供给92去离子水(De1nized water, DI)92的去离子水通道22p，从而使得通过气体通道21p所供给的高压气体91、以及通过去离子水通道22p所供给的去离子水92在混合区域(Mx)得以混合，进而可通过混合通道23p使得混合流体93得以排出。
[0007]并且，喷嘴20相对于基板W，沿径向成分进行往返移动20d的同时，向基板W上确定的路径10s喷射混合流体93，从而使得混合流体93到达基板W的整个表面。
[0008]由此，通过将混合了高压的气体91与去离子水92的混合流体93向基板W的表面进行喷射，从而可更加提高基板W的清洗效率。
[0009]但是，如图3所示，现有的基板处理装置1中所使用的喷嘴20虽然使得高压气体91与去离子水22混合，但是问题在于，在混合区域Mx中未充分混合，并到达基板W的混合流体93的均质性较低。并且，供给去离子水22的去离子水通道22p的截面为逐渐变小的圆锥形状，因此圆锥状流动与直线供给的气体91未实现顺利混合。由此，局限性在于清洗或漂洗效率低下。
[0010]不仅如此，即使向作为清洗对象物的基板W的表面喷射高压的流体，如图4所示，基板W的表面上侧形成有边界层(boundary layer) 66，使得气体和液体混合而成的混合流体(mixed fluid) 93无法穿过边界层66而向周围消散93d，同时可去除暴露于边界层66的上侧的液滴(droplet)或异物(dusts)，但是无法使得混合流体93到达位于边界层66的下侧的较低固着物质88，从而问题在于，基板W的清洗或漂洗效率低下。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型用于解决所述问题，其目的在于提供一种喷嘴及包括其的基板处理装置，所述喷嘴可以有效地去除以较低高度紧贴于基板表面的异物。
[0012]并且，本实用新型的目的在于，在到达基板的表面时，由于压力调节而引起温度下降现象，从而混合流体到达基板而得到基板的冷却效果。
[0013]由此，目的在于，抑制从基板分离的微细粒子被重新吸附，并将紧贴于基板的较低的异物毫无保留地去除，从而提高处理效率。
[0014]为了达成所述技术课题，本实用新型提供一种混合喷嘴，其包括:气体供给通道，其包括截面减小区域和排出区域，所述截面减小区域沿着气体的流动方向而截面逐渐减小，所述排出区域从所述截面减小区域延长至排出口 ；分贫通道(diverged passage)，其与所述气体供给通道在第一位置连通(connected)并供给干冰，从而在所述截面减小区域加速的气体流动与固体状态的干冰共同通过所述排出口得以排出。
[0015]这是为了:气体通过截面减小区域的同时进行高速流动，使得固体状态的干冰以微细粒子状态与高压气体混合于高速流动的气体流动而喷射，由此比气体或液体惯性力大的固体状态的干冰穿透形成于基板上侧的边界层，并可直接到达基板表面，从而可有效地去除较低地固着于基板表面的异物。
[0016]此外，从混合喷嘴所喷射的固体状态的干冰被喷射至基板的同时，暴露于常温的大气中，同时固体的一部分气化升华并体积瞬间膨胀，从而通过膨胀的力可以从基板表面分离固着于基板表面的异物。
[0017]与此同时，通过气体供给通道所供给的压缩气体在通过截面减小区域的同时流速加快的状态下，在以固定流速流动的截面固定区域的第一位置上，与通过分叉通道所供给的干冰进行混合，由此可获得如下有利效果:干冰均匀地分布在气体流动内，并同时可将更加均质地分布的干冰固体粒子通过排出口排出。
[0018]此时，供给至所述分岔通道的干冰可构成为供给液体状态的二氧化碳。如果将保持为大约40bar至60bar的高压、且以液体状态保管的二氧化碳向分岔通道供给，则液体状态的二氧化碳到达与气体供给通道相连通的第一位置的瞬间，压力变小的同时固化为微细粒子的固体，从而排除至排出口的喷射体均质地分布有微细的干冰固体粒子，并同时喷射至基板的表面。
[0019]所述气体供给通道的中心轴为直线，从而在抑制气体的压力下降的同时，可提高与干冰的混合。
[0020]并且，所述分岔通道的中心轴配置为相对于所述气体供给通道的中心轴锐角的相同行进方向成分，从而在不妨碍气体的流动的同时，可促进气体与液体的均质的混合。
[0021]并且，优选地，相比气体供给通道，所述分岔通道以更小的截面形成，从而就气体与干冰的成分比而言以气体具有比干冰多的体积的状态构成喷射体。
[0022]所述排出口可形成为圆形或正方形形态，但是也可形成为一侧长度较长的狭缝(slit)形态。由此，使喷射体一次到达更宽的区域的基板表面，从而可在更短的时间内完成基板的清洗、漂洗等处理工艺。此外，根据混合喷嘴的排出口形成为狭缝形态，基板旋转(spin)时，通过从狭缝形态的排出口所喷射的喷射体向基板表面扫射，并同时更能提高清洗及漂洗效率。
[0023]并且，所述气体虽然可由空气形成，但也可包括对化学反应稳定的氮气或惰性气体而形成。并且，所述液体可包括清洗液和去离子水中的某一个以上而形成。
[0024]并且，所述第一位置位于截面固定区域，所述截面固定区域位于所述截面减小区域的尾流侧，从而随着气体的流速以增加的状态而进行一定地流动的期间，从分岔通道流入干冰，由此干冰通过气体流动而压力下降，并同时成为顺利地分散为固体粒子的状态。
[0025]并且，在截面固定领域的尾流侧，通过沿着流动方向截面逐渐增加的截面扩大领域的同时气体膨胀并且温度降低，因此可得到如下效果:能够降低所排出的混合流体的温度。由此，使得较低温度的气体到达基板的表面，由此可获得如下效果:清洗时可通过热泳效果抑制微细粒子的重新附着。
[0026]优选地，所述截面减小区域和所述截面扩大区域可连续配置。
[0027]另外，本实用新型提供基板处理装置，其包括:搁置台，其用于搁置基板；前面所述的混合喷嘴，其向所述基板表面混合并排出固体状态的干冰和气体。由此，可在更短的时间内执行基板的清洗及漂洗工艺，并可获得如下效果:通过所排出的喷射体的温度下降现象，对基板的表面进行冷却，并同时防止从基板脱落的微细粒子通过热泳效果重新粘附在基板的表面的现象。
[0028]由此，所述基板处理装置不仅可适用于执行化学机械研磨工艺的基板的清洗工艺，而且为了在执行