CN101404244B - 处理处理液的方法和处理基材的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种处理处理液的方法和使用它处理基材的设备。该设备包括处理槽、循环管线、加热器、温度传感器、旁路管线、控制器和过滤器。在该处理槽内提供基材用处理液。该循环管线与该处理槽连接，并经过该循环管线使该处理液循环。该加热器安装在该循环管线的除第一位置和第二位置之间的那部分之外的位置上。该温度传感器安装在该循环管线的除第一位置和第二位置之间的那部分之外的位置上并用于感测该处理液的温度。该旁路管线从该循环管线的第一位置分支并在该循环管线的第二位置处连接。该控制器控制该处理液是否流过该旁路管线。该过滤器安装于该循环管线在第一位置和第二位置之间的位置处。

Description

处理处理液的方法和处理基材的设备
相关申请的交叉参考
本申请要求2007年10月4日提交的韩国专利申请No.10-2007-0099682的优先权，在此引入该韩国专利申请的全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种处理用于对半导体基材进行处理的处理液的方法和一种使用该处理液处理基材的设备，更具体而言，涉及一种具有改善的处理效率的处理处理液的方法，还涉及一种使用该处理液处理基材的设备。
背景技术
半导体存储器或诸如平板显示器等电子器件包括基材。基材可以包括硅晶片或玻璃基材。在基材上形成有多个导电层图案，在不同的导电层图案之间还形成有绝缘的介电层图案。经诸如曝光、显影和蚀刻等一系列处理形成导电层图案或介电层图案。
使用在其内含有处理液的处理槽进行一系列处理中的一些。根据目标处理可以提供多个处理槽。多个处理槽可以是含有相同处理液以进行相同处理的处理槽，或者是含有不同处理液以进行不同处理的处理槽。此外，处理槽可以包括含有在使用处理液处理基材之后用于清洁基材的清洁液的处理槽。
然而，在对基材进行处理之前，一部分处理液被提供到处理槽，并进行预定的预备操作。例如，仅在高温下进行的特定处理，处理液可以被加热直至到达所需的温度。这种预备操作延长了处理过程并降低了处理效率。
发明内容
本发明提供一种具有改善的处理效率的处理处理液的方法。
本发明还提供一种使用处理液处理基材的设备。
本发明的实施例提供处理处理液的方法，所述方法包括：向处理槽提供基材用处理液；和经与所述处理槽连接的循环管线使所述处理液循环。所述循环包括：在除第一位置和第二位置之间的那部分之外的所述循环管线的位置处加热所述处理液；将所述处理液的温度与设定值作比较；当所述处理液的温度大于所述设定值时，进行所述处理液沿所述循环管线移动的主循环；和当所述处理液的温度小于设定值时，进行当所述处理液流过在从所述循环管线的第一位置分支并在第二位置处连接的旁路管线的同时沿所述循环管线移动的副循环。所述主循环包括在所述第一位置和所述第二位置之间过滤所述处理液。
在本发明的其他实施例中，处理基材的设备包括处理槽、循环管线、加热器、温度传感器、旁路管线、控制器和过滤器。在所述处理槽内提供基材用处理液。所述循环管线与所述处理槽连接，并经过所述循环管线使所述处理液循环。所述加热器安装在所述循环管线的除第一位置和第二位置之间的那部分之外的位置上。所述温度传感器安装在所述循环管线的除第一位置和第二位置之间的那部分之外的位置上并用于感测所述处理液的温度。所述旁路管线从所述循环管线的第一位置分支并在所述循环管线的第二位置处连接。所述控制器控制所述处理液是否流过所述旁路管线。所述过滤器安装于所述循环管线在所述第一位置和所述第二位置之间的位置处。
附图说明
附图用于进一步理解本发明，其并入本说明书中并构成它的一部分。附图阐明本发明的示例性实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明实施例的处理基材的设备的立体图；
图2是图1示出的子处理单元的构造图；
图3是图2的子处理单元中的循环部的构造图；
图4A和图4B是解释图3的循环管线的操作过程的示图；
图5是根据本发明另一个实施例的图2的子处理单元中的循环部的构造图；
图6A和图6B是解释图5的循环管线的操作过程的示图；
图7是阐明根据本发明实施例的处理处理液的方法的流程图；以及
图8是阐明图7的处理液循环操作的详细操作的流程图。
具体实施方式
下面参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。然而，本发明可以体现为不同形式，并且不应当认为本发明受限于在此提出的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明的公开内容清楚和完整，并向本领域技术人员全面地表达本发明的范围。
图1是根据本发明实施例的处理基材的设备的立体图。
参照图1，基材处理设备包括装载端10、转移单元20和处理单元30。在装载端10上装载或卸载诸如半导体晶片等基材。使用盒子11可以在装载端10同时装载和卸载多个晶片。转移单元20从装载端10接收晶片并将晶片转移到处理单元30。转移晶片的转移自动装置(图未示)设在转移单元20的下端。
处理单元30处理从转移单元20转移来的晶片。处理单元30包括多个子处理单元。即，处理单元30包括第一子处理单元31、第二子处理单 元32和第三子处理单元33。如有必要，处理单元30还可以包括除第一子处理单元31、第二子处理单元32和第三子处理单元33之外的附加子处理单元。可选择地，可以省去处理单元30的第一子处理单元31、第二子处理单元32和第三子处理单元33中的一些。
第一子处理单元31、第二子处理单元32和第三子处理单元33均可以包括含有用于对晶片进行各种处理的处理液的处理槽。例如，这种处理可以是蚀刻、清洁和干燥。在蚀刻、清洁和干燥过程中，HF、H2SO4、去离子水、异丙醇等各种溶液可以用作处理液。
第一子处理单元31、第二子处理单元32和第三子处理单元33的各处理槽中所含的处理液可以是进行相同处理的相同处理液。可选择地，第一子处理单元31、第二子处理单元32和第三子处理单元33的各处理槽中所含的处理液可以是进行相同处理的成分彼此不同的处理液。可选择地，第一子处理单元31、第二子处理单元32和第三子处理单元33的各处理槽中所含的处理液可以是进行不同处理的成分彼此不同的处理液。
在对基材进行处理之前需要对处理液进行预备处理。例如，需要预备处理向处理槽提供处理液，从而用处理液填充处理槽。此外，针对特定的处理液，仅在高温下进行处理。为此，需要将处理液加热到高温的预备处理。此外，当在进行处理的同时处理液的成分改变时，需要更换处理液，并且在更换后，需要相同的预备处理。当完成处理液的预备处理时，盒子11中所含的晶片通过转移自动装置转移到处理单元30，从而进行所需的处理。目标晶片被连续地转移，并且处理完的晶片被转移到外部。
如上所述，处理液的预备处理在整个晶片处理中占用了相当部分。因此，随着预备处理占用时间的增加，晶片在装载端10备用，从而整个处理时间延长，处理效率降低。
在本实施例中，第一子处理单元31、第二子处理单元32和第三子处理单元33中的每一个均可以最小化处理液的预备时间，从而防止处理延时。下面，通过第一子处理单元31、第二子处理单元32和第三子处理 单元33中的一个来说明防止处理延时的结构。然而，以下结构不必须适用于全部的多个子处理单元。即，在多个子处理单元的一些中，处理液的预备处理不会占用过多时间，以下结构不适用于这种子处理单元。
图2是图1示出的子处理单元的构造图。
参照图2，子处理单元包括处理槽100、供应部200和循环部300。在处理槽100内对诸如晶片W等半导体基材进行处理。供应部200向处理槽100提供处理液。循环部300使提供的处理液循环到处理槽100。
具体而言，处理槽100包括内槽111和外槽112。内槽111具有敞开的上部，使得可从上方接收处理液。内槽111的底部中形成有排出孔(图未示)，用于排出处理液。外槽112包围着内槽111的外侧，用于容纳从内槽111溢出的处理液。
在内槽111内部安装有导引件120，用于在处理过程中支撑晶片W。导引件120包括彼此平行排列的多个支撑杆121和连接这些支撑杆121的连接板122。在每个支撑杆中沿各支撑杆的长度方向形成有用于接收晶片W的部分边缘的狭槽121a。形成大约25～50个狭槽121a，从而导引件120可以同时支撑大约25～50个晶片。
在外槽112中形成有出口130，在内槽111中形成有入口140。出口130和入口140与循环部300连接。循环部300使从出口130流出的处理液循环，并经入口140向处理槽100提供处理液。后面说明循环部300的详细结构。
供应部200提供两种不同的处理液。在下文中，将这两种处理液称为第一处理液和第二处理液。为提供第一处理液，供应部200包括存储第一处理液的第一容器210和第一处理液流经的第一供应管线211。从第一供应管线211的预定位置分支出第一辅助供应管线212。第一辅助供应管线212与处理槽100连接。第一供应管线211的一侧与第一容器210连接，另一侧与处理槽100连接。此外，在第一供应管线211上设有第一辅助容器213。在设于第一供应管线211上的第一辅助容器213的前面和后面安装有阀215和阀216。此外，在第一辅助供应管线212上安装有阀217。阀215、阀216和阀217在其安装位置控制第一处理液的流动。
与第一处理液相同，供应部200包括第二容器220、第二供应管线221、第二辅助供应管线222、第二辅助容器223和多个阀225、226和227，从而供应第二处理液。
第一供应管线211为处理槽100提供第一处理液。第一辅助容器213控制供应到处理槽100的第一处理液的量。第一辅助供应管线212补充第一处理液的供应。相似地，第二供应管线221为处理槽100提供第二处理液。第二辅助容器223控制供应到处理槽100的第二处理液的量。第二辅助供应管线222补充第二处理液的供应。
如果在处理槽100内进行的处理是清洁晶片W的清洁处理，那么处理液可以是H2SO4和H2O2的混合物。在这种情况下，第一处理液是H2SO4，第二处理液是H2O2。H2SO4和H2O2分别存储在独立的第一容器210和第二容器220内，并被独立地供应，然后在处理槽100内混合。
另外，可以应用SC-1型湿式清洁来清洁晶片W。在这种情况下，处理液包括H2O2、NH4OH和纯水。在处理液包括三种不同成分的溶液时，供应部200需要独立的容器、供应管线、辅助供应管线、辅助容器和多个阀。在处理液是四种以上溶液的混合物时，根据处理液的种类需要独立的容器等等。另外，如果只使用一种处理液作为处理液，那么供应部200可以省去第二容器220、第二供应管线221、第二辅助供应管线222、第二辅助容器223和多个阀225、阀226和阀227。
在图2所示的实施例中，已经描述了允许同时将多个晶片W浸在处理液中并处理晶片的批处理型结构。与此不同的是，本发明也可以适用于向旋转的晶片提供处理液并进行处理的单晶片处理结构。
图3是图2的子处理单元中的循环部的构造图。
参照图3，循环部300包括泵301、加热器302、传感器303、过滤器304、循环管线310和控制器320。循环管线310包括在第一位置P1和第二位置P2之间分支的旁路管线。为便于说明，在第一位置P1和第二位置P2之间的那部分循环管线310被称作第一管线311，旁路管线被称作第二管线312。第一阀311b安装在第一管线311上，第二阀312b安装在第二管线312上。
泵301、加热器302、传感器303和过滤器304安装在循环管线310上。泵301、加热器302和传感器303安装在除位于第一位置P1和第二位置P2之间的第一管线311之外的循环管线310的位置上。只要泵301、加热器302和传感器303安装在除第一管线311之外的循环管线310的位置上，它们就可以图3示出的不同顺序安装或者安装在不同的位置上。
控制器320与传感器303、第一阀311b和第二阀312b连接。控制器320使用从传感器303接收的信息在控制第一阀311b和第二阀312b的打开/关闭的同时控制处理液的流动。然而，在控制处理液的流动时，即使当存在控制器320时也可以使用手动操作来控制处理液的流动，这在以下的操作过程说明中是已知的。
图4A和图4B是解释图3的循环管线的操作过程的示图。
参照图4A，提供到处理槽100的处理液从泵301的操作获得动力，从而沿循环管线310移动。处理液在泵301的作用下流过加热器302，并在加热器302处加热到预定温度。传感器303感测在加热器302处加热的处理液温度。控制器320根据所感测到的温度控制处理液移动到第一管线311或第二管线312。
具体而言，当处理液的温度小于预设值时，控制器320关闭第一阀311b并打开第二阀312b，导致处理液流向第二管线312。处理液流过第二管线312，并沿循环管线310返回到处理槽100。以上循环过程重复数次，通过重复的过程升高处理液的温度。
参照图4B，处理液的温度通过重复循环到达设定值。当传感器303感测到处理液的温度变为设定值或更高时，控制器320打开第一阀311b并关闭第二阀312b，导致处理液流向第一管线311。处理液流过第一管线311上的过滤器304。处理液的杂质被过滤器304过滤掉，过滤掉杂质的处理液沿循环管线310返回到处理槽100。以上循环过程重复数次，直到处理液的温度升至目标值。在处理液的温度到达目标值后，提供晶片W，并在处理槽100中进行相关处理。
当根据温度范围控制处理液流向第一管线311或第二管线312时，可以获得以下优点。如上所述，根据处理类型，不同溶液可以用作处理液。使用处理液是H2SO4和H2O2的混合物的例子说明本实施例的优点。
H2SO4具有高粘度，因而其在低温下不易流动。即，当沿循环管线310移动时，H2SO4在低温下从泵301接收高压力。特别地，由于H2SO4在低温下的高粘度，H2SO4难于流过第一管线311的过滤器304。因此，H2SO4流过过滤器304占用大量时间，因而整个处理时间可能被相当程度地延长。
根据本实施例，H2SO4在低温下流向第二管线312，从而不会流过过滤器304，因而降低了循环所用的时间。此外，当H2SO4的温度到达设定值并因而H2SO4的粘度变低时，移动路径改变，H2SO4流过第一管线311，从而可以经过滤器304除去H2SO4的杂质。
设定值和目标值根据目标处理和目标处理所用的处理液种类变化。在H2SO4的情况下，设定值为约50℃～60℃，目标值为约120℃～150℃。即，H2SO4的粘度在设定值时下降，H2SO4易于沿循环管线310移动，并且当H2SO4的温度到达目标值时，对晶片W进行处理。
下面，说明形成旁路的另一个实施例。
图5是根据本发明另一个实施例的图2的子处理单元中的循环部的构造图，图6A和图6B是解释图5的循环管线的操作过程的示图。在另一个实施例的说明中，相同附图标记用于指与之前实施例相同的元件，并省略了对它们的详细说明。
参照图5，循环部300包括泵301、加热器302、过滤器304、循环管线310和控制器320。循环管线310分成在第一位置P1和第二位置P2之间的第一管线311和第二管线312。第二管线312是在第一位置P1和第二位置P2之间分支的旁路管线。加热器302中包括温度感测传感器，在循环管线310上未安装单独的传感器。在第一管线311上未安装单独的阀，仅在第二管线312上安装有阀312b’。控制器320与加热器302和阀312b’连接，并控制阀312b’的打开/关闭。
参照图6A，处理液从泵301获得动力，从而沿循环管线310移动。处理液在泵301的作用下流过加热器302。加热器302加热处理液，加热器302中包括的温度感测传感器感测处理液的温度。当处理液的温度小于设定值时，控制器320打开阀312b’。
由于阀312b’被打开，处理液同时流经第一管线311和第二管线312。然而，由于处理液的温度很低，因此流经第一管线311的处理液不易于流过过滤器304，而是积聚。另一方面，流经第二管线312的处理液易于移动。因此，大部分处理液流经第二管线312，而仅有一部分处理液流经第一管线311。如上所述，当第二管线312被打开使得处理液易于循环时，处理液被快速加热到设定值。
参照图6B，当处理液的温度经以上重复循环到达设定值时，阀312b’被关闭堵住第二管线312。在第一管线中，处理液在流过过滤器304的同时被过滤，并且当处理液的温度经重复循环到达目标值时，结束循环，并提供晶片W，从而在处理槽100中进行相关处理。
根据本实施例，可以防止处理过程的延时，并可以省略在第一管线311上安装的阀，这样很经济。
下面，说明适用于上述设备的处理处理液的方法。由于以下实施例涉及一种使用上述设备的方法，因此使用与设备中相同的附图标记。然而，在进行处理处理液的方法时，不需要使用上述设备。
图7是阐明根据本发明实施例的处理处理液的方法的流程图，图8是阐明图7的处理液循环操作的详细操作的流程图。
参照图7，处理处理液的方法包括提供处理液(S100)和使处理液循环(S200)。提供处理液(S100)包括从供应部200向处理槽100供应处理液。使处理液循环(S200)包括在使处理液经循环部300循环的同时将从处理槽100提供的处理液加热到目标值。
参照图8，使处理液循环(S200)包括多个步骤。在加热处理液的操作步骤S210中，安装在循环管线310上的加热器302加热处理液。在加热后，将处理液的温度与设定值作比较(S220)。当比较的结果是处理液的温度低于设定值时，控制处理液流过旁路管线(S230)并经循环管线310循环(S240)。另一方面，当处理液的温度高于设定值时，控制处理液经循环管线310循环而没有流过旁路管线。
将每一次循环的处理液的温度与目标值作比较(S250)。当比较的结果是处理液的温度低于目标值时，重复循环过程。另一方面，当比较的 结果是处理液的温度高于目标值时，完成处理液的循环，并对晶片W进行处理。
在对晶片W进行处理时，由于晶片W与处理液之间的反应，处理液的成分可能发生变化。因此，即使在进行处理时，处理液也可以循环，从而保持其成分。
以上实施例描述了通过控制处理液流经旁路管线直至处理液的温度到达设定值来控制处理液不流过过滤器304的例子。然而，以上实施例不限于上述情况，而是可以有不同的应用。例如，设定值或目标值可以相应于另一种条件，如浓度，而不是温度。过滤器304可以相应于不同的预定元件。当处理液流过预定元件直到处理液到达预设值占用了过多时间时，可以在该元件之前或之后安装旁路管线。使用旁路管线控制处理液绕过该元件，直到处理液满足设定值，从而防止该元件造成的处理延时。其后，当处理液满足设定值时，堵住使用旁路管线的路径，并控制处理液流过该元件。
如上所述，根据实施例，可以防止在预备处理液中处理过程的延时，从而提高处理效率。然而，以上实施例是示例性的说明，本领域技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内，可以作出各种形式和细节上的变化。

Claims (14)

1.一种处理处理液的方法，所述方法包括：
向处理槽提供基材用处理液；和
经与所述处理槽连接的循环管线使所述处理液循环，
使所述处理液循环包括：
在除第一位置和第二位置之间的那部分之外的所述循环管线的位置处加热所述处理液；
将所述处理液的温度与设定值作比较；
当所述处理液的温度大于所述设定值时，进行所述处理液沿所述循环管线移动的主循环；和
当所述处理液的温度小于设定值时，进行当所述处理液流过在从所述循环管线的第一位置分支并在第二位置处连接的旁路管线的同时沿所述循环管线移动的副循环。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述设定值为50℃～60℃。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述主循环进行到所述处理液的温度变为120℃～150℃。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述处理液包括H2SO4。
5.如权利要求1所述的方法，其中在处理的初始阶段进行所述副循环，在处理的后期阶段进行所述主循环。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述主循环包括在所述第一位置和所述第二位置之间过滤所述处理液。
7.一种处理基材的设备，所述设备包括：
在其内提供基材用处理液的处理槽；
与所述处理槽连接并经过它使所述处理液循环的循环管线；
安装在除第一位置和第二位置之间的那部分之外的所述循环管线的位置处的加热器；
安装在除第一位置和第二位置之间的那部分之外的所述循环管线的位置处并用于感测所述处理液的温度的温度传感器；
从所述循环管线的第一位置分支并在所述循环管线的第二位置处连接的旁路管线；
控制所述处理液是否流过所述旁路管线的控制器；和
安装于所述循环管线在所述第一位置和所述第二位置之间的位置处的过滤器。
8.如权利要求7所述的设备，还包括安装在所述旁路管线上的第一阀。
9.如权利要求8所述的设备，还包括安装在所述循环管线上并位于所述第一位置和所述第二位置之间的第二阀。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述控制器根据所述温度传感器感测到的所述处理液的温度控制所述第一阀和所述第二阀中至少第一阀的打开/关闭，从而控制所述处理液是否流过所述旁路管线。
11.如权利要求10所述的设备，其中当处理液的温度小于设定值时，所述控制器控制所述处理液经所述旁路管线循环。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述设定值为50℃～60℃。
13.如权利要求7所述的设备，还包括：
贮存所述处理液的容器；和
连接所述容器与所述处理槽的供应管线。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述容器包括贮存H2SO4的第一容器和贮存H2O2的第二容器。
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