CN101408250B - 阀及使用该阀的基底处理设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有用于处理溶液的传感器的阀，使用了该阀的基底处理设备，以及基底处理方法。所述阀包括主体、进口、出口、闸门和传感器。所述主体中设有通道，用于基底的处理溶液流经所述通道。所述进口与所述通道的一端相连，处理溶液通过所述进口流入所述主体。所述出口与所述通道的另一端相连，处理溶液通过所述出口排放至所述主体外。所述闸门用于在所述进口和通道相连的区域打开或关闭所述通道。所述传感器与主体配合以接触流经所述通道的处理溶液并检测处理溶液的成分。

Description

阀及使用该阀的基底处理设备和方法

相关申请的交叉引用

本美国非临时专利申请按照35U.S.C.§119要求2007年10月12日提交的韩国专利申请No.10-2007-0102975的优先权，在此通过引用将该韩国专利申请的全部内容并入此处。 

技术领域

这里所公开的本发明涉及具有处理溶液传感器的阀，并且涉及使用该阀的用于处理基底的设备和方法，更具体地说，涉及可以延长产品寿命并提高处理效率的具有处理溶液传感器的阀，并且具体涉及使用该阀的用于处理基底的设备和方法。

背景技术

诸如半导体存储装置或平板显示装置的电子装置包括基底。基底可以是硅片或者玻璃基底。多个导电层图形形成于基底上，并且用于绝缘的介电图形在多个导电层图形的每个之间形成。导电层图形或介电图形通过进行诸如暴露、显影、蚀刻和清洗的一系列处理而形成。

一部分处理涉及使用注有处理溶液的处理池。根据处理需要可以设置多个处理池。多个处理池可以注有用于完成相同处理的相同处理溶液，或者可以注有用于进行不同处理的不同处理溶液。并且，处理池可以包括注有清洗溶液的处理池，所述清洗溶液用于在基底已被处理之后清洗基底。

当清洗溶液用作处理溶液以清洗基底时，需要确定清洗完成的时间点以结束清洗处理。为了确定所述的完成时间点，可以使用与处理溶液接触的传感器，并且传感器暴露于清洗溶液中。然而，清洗溶液中可能会包含酸性成分，从而传感器可能因长时间地暴露于酸性成分中而被损坏，进而降低其使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种具有处理溶液传感器的阀，该阀具有延长的产品寿命并提高了处理效率。

本发明还提供了采用了该阀的基底处理设备。

本发明进一步地提供了处理基底的方法，该方法可以应用于以上基底处理设备。

实施例包括具有处理溶液传感器的阀。所述阀包括主体、进口、出口、闸门和传感器。所述主体中设有通道，基底的处理溶液流经所述通道。所述进口与所述通道的一端相连，处理溶液通过所述进口流入所述主体。所述出口与所述通道的另一端相连，处理溶液通过所述出口排放至所述主体外。所述闸门用于在所述进口和通道相连的区域打开或关闭所述通道。所述传感器与主体接合以接触经过闸门流经所述通道的处理溶液并检测处理溶液的成分。

在一些实施例中，所述传感器可以测量处理溶液的比电阻。

在其它的实施例中，处理溶液可以包括纯水。这里，所述传感器可以检测纯水中所含有的氢氟酸的浓度。

在另外的实施例中，基底处理设备包括处理池、第一排放线路和第一阀。所述处理池盛有处理溶液以用于通过处理溶液处理基底。所述第一排放线路与所述处理池相连以用于排放处理溶液。所述第一阀安装在所述第一排放线路中。所述第一阀包括主体、进口、出口、闸门和传感器。所述主体中设有通道，处理溶液流经所述通道。所述进口与所述通道的一端相连，处理溶液通过所述进口流入所述主体。所述出口与所述通道的另一端相连，处理溶液通过所述出口排放至所述主体外。所述闸门用于在所述进口和通道相连的区域打开或关闭所述通道。所述传感器与主体接合以接触经过闸门流经所述通道的处理溶液并检测处理溶液的成分。

在一些实施例中，所述基底处理设备还包括与传感器相连以根据检测结果控制处理的结束的控制器。

在其它的实施例中，所述基底处理设备可以进一步地包括与所述处理池相连以排放处理溶液的第二排放线路，并且所述第二排放线路与第一排放线路接合。这里，所述处理池包括用于接收处理溶液的内池以及包围内池的外池，在所述内池中基底浸入到已接收的处理溶液中，所述外池用于接收从内池溢出的处理溶液。在这种情况下，所述第一排放线路可以与所述外池相连，所述第二排放线路可以与内池相连。这里，所述基底处理设备还可以包括与外池相连以排放处理溶液的第三排放线路，并且所述第三排放线路与所述第二排放线路接合。

在另一些实施例中，处理基底的方法包括在盛有处理溶液的处理池中进行基底的处理，打开与处理池相连的排放线路的通道，检测从排放线路排出的处理溶液的成分，以及根据检测结果结束处理，其中打开通道和检测成分在相同的位置进行。

在一些实施例中，所述处理可以是基底的清洗处理，并且处理溶液可以包括纯水。这里，成分的检测可以包括测量处理溶液的比电阻，以及还包括当比电阻大于基准值时结束处理。

在其它的实施例中，成分的检测可以包括测量处理溶液的比电阻，检测纯水中所包含的氢氟酸的浓度，以及当所测得的比电阻大于基准值时结束处理。

附图说明

结合附图可以进一步理解本发明的构思，并且附图被并入并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明构思的示例性实施例，并且与说明书一起用于解释本发明构思的原理。在附图中：

图1是根据实施例的阀的剖视图；

图2是根据实施例的基底处理设备的透视图；

图3是图2中所示的子处理单元的结构视图；

图4A和图4B是表示图3中子处理单元的处理过程的示图；

图5是根据其它实施例的图2中的子处理单元结构视图；

图6A和图6B是表示图5中的子处理单元的处理过程的示图；并且

图7是根据实施例的基底处理方法的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述优选实施例。然而，本发明可以以不同的形式实施而不局限于这里所提出的实施例。更确切地说，提供这些实施例是为了使该公开内容详尽和完整，并向本领域技术人员充分地表达本发明的范围。

图1是根据实施例的阀的剖视图。

参照图1，该阀可包括主体1、进口2、出口3、通道4、闸门5和传感器6。主体1被构造为沿着其长度方向限定出空腔。进口2被限定在主体1沿其长度方向的一端，出口3被限定在主体1的相对的一端。通道4通过主体1的空腔结构被限定在主体1中，通道4连通进口2和出口3。主体1具有安装用于打开和关闭与通道4相通的进口2的闸门5。闸门5沿着主体1的长度方向上升和下降，并通过向上移动使进口2密封。闸门5通过向下移动打开进口2，在这种情况下，通道4从进口2沿着围绕闸门5的周边限定而成。传感器6与主体1结合，其端部6a穿过主体1并插入通道4中。

这种阀安装于多种流体流过的通道中以控制流体的流动。流体通过进口2进入，并且当闸门5打开通道时，流过通道4并通过出口3流出。当流体流过通道4时就会流经传感器6的端部6a。传感器6在其端部6a接触流体并检测流体的成分。可采用检测流体的成分的多种方法中的任何一种。例如，当流体包括酸性组分时，传感器可测量流体的pH值，或者可根据流体的电导率或电阻率的变化测量从酸性成份中离解的离子数量以确定电导率或电阻率。同样地，可测量流体的某一组分的粒子浓度或数目。

根据其中应用有阀的设备的类型，流体可是多种流体中的任何一种。例如，当阀用于制造半导体基底的处理设备时，流体可以是在半导体基底制造中所使用的处理溶液。处理溶液可以是氢氟酸、硫酸、磷酸或超纯水。

当阀设在基底处理设备中时，阀控制处理溶液的流动并且与阀接合的传感器6检测处理溶液的成分。因此可掌握处理状态，从而可选择对处 理状态的恰当管理。同样地，因为传感器6与阀连接并一体地形成，所以传感器6易于安装至基底处理设备，不需要另外的设备且可以节省成本。

图1所示的结构是作为示例所提供的实施例，除了上述实施例中的阀之外，与阀连接的传感器可以具有各种不同的结构。以下，将描述基底处理设备的几个示例性实施例。

图2是根据实施例的基底处理设备的透视图。

参照图2，基底处理设备可包括装载部10、传送单元20和处理单元30。在装载部10处装载和卸载诸如半导体晶片的基底。在装载部10处的晶片被装载在多个盒11中以被同时处理。传送单元20从装载部10接收晶片并将其传送至处理单元30。传送单元20具有设置在传送单元20下部的用于传送晶片的自动传送装置(未示出)。

处理单元30处理从传送单元20传送来的晶片。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。处理单元30还可包括除第一至第三子处理单31、32和33之外的子处理单元。同样根据需要，处理单元30可以不具有第一至第三子处理单元31、32和33中的一部分。

第一至第三子处理单元31、32和33包括其中注有对晶片进行各种处理的处理溶液的处理池。例如，这些处理可包括蚀刻、清洗和干燥。该蚀刻、清洗和干燥处理可采用包括氢氟酸、硫酸、去离子水、异丙醇等的各种处理溶液。

分别注入第一至第三子处理单元31、32和33的处理池中的处理溶液可以是用于进行相同处理的相同处理溶液。可选择地，分别注入第一至第三子处理单元31、32和33的处理池中的处理溶液可以是分别具有不同成份的处理溶液。同样地，分别注入第一至第三子处理单元31、32和33的处理池中的处理溶液可以分别是用于进行不同处理的不同处理溶液。

以下，将描述第一至第三子处理单元31、32和33中一个的结构。以下的子处理单元结构可以与所有的第一至第三子处理单元31、32和33的结构相同，或者可以是与其部分不同。然而，即使有不同的结构，基本的结构通常不会大大地偏离以下的结构。

图3是图2中所示的子处理单元的结构性视图。

参照图3，子处理单元可包括处理池100，支撑部120，排放嘴130，排放线路140、150和160，以及控制器200。处理池100具有盛放处理溶液的空间，以在该空间内进行诸如半导体晶片的基底(S)的处理。

处理池100具体包括内池111和外池112。内池111具有开放的顶部，并且外池112包围内池111的外围。内池111盛有处理半导体基底(S)所需的处理溶液，并且外池112用于盛放从内池111溢出的处理溶液。

用于在处理过程中支撑基底(S)的支撑部120安装在内池111中。支撑部120包括多个彼此平行设置的支撑杆121和与支撑杆121相连的连接板122。每个支撑杆121在其纵向端部中限定出狭槽121a，基底(S)边缘的一部分插在狭槽121a中。大约形成有50个狭槽121a，从而支撑部120可以同时支撑最多50个晶片(W)。

内池111具有安装在其中的排放嘴130。排放嘴130与供给线路131相连，并且供给线路131与外部处理溶液源相连。因此，处理溶液从所述外部处理溶液源通过供给线路131传送，并且从排放嘴130流入内池111。供给线路131可以与提供一种处理溶液的一个外部处理溶液源相连。并且，供给线路131可以与提供多种处理溶液的多个外部处理溶液源相连。当供给线路131连接多个外部处理溶液源时，供给线路131可以向多个处理溶液源形成分支，其中可以通过每条支线为每个处理阶段同时或依次提供一种或多种处理溶液源。

处理池100限定了第一至第三出口141、151和161，并且第一至第三出口141、151和161分别与第一至第三排放线路140、150和160相连。第一出口141被限定在外池112的外部，并且第一阀145安装在第一排放线路140中。第二出口151被限定在内池111中，并且第二阀155安装在第二排放线路150中。第三出口161被限定在外池112中，并且第三阀165安装在第三排放线路160中。第一排放线路140和第三排放线路160与第二排放线路150汇合。因此，处理溶液通过最终所汇合的第二排放线路150被排放到外部。但是，第一排放线路140和第三排放线路160并非必须与第二排 放线路150汇合，并且第一至第三排放线路140、150和160可以独立地分开排放处理溶液。

第一阀145具有与其接合并用于检测处理溶液的成分的传感器145a。第一阀145可以是上述实施例中所使用的阀。控制器200根据传感器145a所检测到的结果控制处理设备的操作。

图4A和图4B是表示图3中子处理单元的处理过程的示图。

参照图4A，处理溶液300注入内池111中，并且从内池111溢出的处理溶液300注入外池112中。基底(S)被放入内池111中并且由支撑部120支撑。当基底(S)由支撑部120支撑时，基底(S)浸入在处理溶液300中并且进行处理，在该处理过程中基底(S)与处理溶液300发生反应。例如，当该处理是基底(S)的清洗处理时，向处理池100供应化学物质以去除各种异物和杂质。然后，向基底(S)提供纯水，从而纯水冲洗基底(S)并去除基底(S)上的化学物质。

当进行以上处理时，第二阀155和第三阀165(不是第一阀145)被打开，从而使第二排放线路150和第三排放线路160打开。因此，处理溶液300通过第二排放线路150从内池111排放，并且已溢出的处理溶液300通过第三排放线路160从外池112排放。

参照图4B，在利用纯水进行冲洗处理的一段预定时间之后，第一阀145被打开。于是，第一排放线路140被打开，并且处理溶液300通过第一排放线路140排放。因为处理溶液300从外池112排放，所以当第一排放线路140开放时，无论第三排放线路160(这是从外池的另一个排放路径)是开放的或密封的都无关紧要。但是，在本实施例中，当第一排放线路140打开时，第三排放线路160是密封的。

流经第一排放线路140的处理溶液300流经第一阀145，并于此处由传感器145a分析和检测处理溶液300的成分。在检测阶段，分析用作处理溶液300的纯水中所包含的化学物质的量。如果分析结果表明化学物质的量小于(或等于或低于)基准值，则确定已进行了充分的冲洗，并且该处理过程结束。如果分析结果表明化学物质的量等于或高于(或超出)基准值，则确定已进行的冲洗不充分，并且继续冲洗处理。

如上所述，传感器145a可以通过各种方法分析化学物质的量。例如，当化学物质是氢氟酸时，氢氟酸是离解为离子的酸性处理溶液，并且电导率随着离子数量的增加而增大。因此，当纯水中的化学物质的量大时，比电阻(specific resistance)减小，相反地，当纯水中的化学物质的量小时，比电阻增大。当比电阻值被测量并被认为高于比电阻基准值时，则确定已进行了充分的用于去除化学物质的冲洗，并且结束该处理过程。

但是，因为诸如氢氟酸的化学物质具有腐蚀玻璃或石英的特性，所以当传感器145a连续地暴露于并与这种化学物质接触时，可能被损坏，因此降低了产品的使用寿命。所以，传感器145a可以与化学物质接触最短的时间，该最短时间是进行分析所必需的。

根据本实施例，从外池112排放的处理溶液大部分通过第三排放线路160排放，并且其中安装有传感器145a的第一排放线路140被打开只用于检测化学物质。于是，传感器145a接触化学物质的时间被最小化，从而可以防止传感器145a的损坏并且可以延长使用寿命。并且，因为传感器145a与第一阀145连接并一体化地形成，所以其安装变得容易，不需要额外的设备，并且可以节省成本。

图5是根据本发明其它实施例的图2中的子处理单元的结构性视图。在本实施例中，与以上实施例相同的元件采用相同的附图标记，并且不对这种元件进行重述。

参照图5，子处理单元包括处理池100，支撑部120，排放嘴130，排放线路140和150，以及控制器200。处理池100包括内池111和外池112。内池111具有安装在其中的支撑部120以支撑基底(S)。并且，内池111安装有排放嘴130。排放嘴130与用于从外部源头接收基底(S)的处理溶液的供给线路131相连。

处理池100限定了第一出口141和第二出口151，并且第一排放线路140和第二排放线路150分别与第一出口141和第二出口151相连。第一出口141被限定在外池112中，并且第一阀145安装在第一排放线路140中。第二出口151被限定在内池111中，并且第二阀155安装在第二排放线路150中。第一排放线路140与第二排放线路150汇合。

第一阀145具有与其接合并用于分析和检测处理溶液的传感器145a，并且控制器200与传感器145a相连。控制器200根据传感器145a所检测到的结果控制基底处理设备的操作。

图6A和图6B是表示图5中子处理单元的处理过程的示图。

参照图6A，处理溶液300被注入到内池111中。处理溶液300被供应以仅仅注入到内池111中而不从内池111溢出。基底(S)安装在支撑部120上，并浸入处理溶液300中以进行处理。例如，如果处理过程是基底(S)的清洗处理时，则向处理池100提供化学物质以去除基底(S)上的各种异物和杂质。然后，向基底(S)提供纯水并于此处纯水冲洗基底(S)并去除基底(S)上的化学物质。在进行处理的同时，第二阀155被打开以打开第二排放线路150并且通过第二排放线路150从内池111排放处理溶液300。

参照图6B，在用纯水进行一段预定时间的清洗之后，处理溶液300从内池111溢出至外池112。而且，第一阀145被打开以打开第一排放线路140，并且处理溶液通过第一排放线路140排放。

在第一排放线路140中，处理溶液300流经第一阀145并且由传感器145a分析其组成成分。根据所检测的结果，当确定已进行充分的冲洗时，控制器200结束清洗处理。如果所检测的结果表明已进行的冲洗不充分，则控制器200继续进行清洗处理。

与上述实施例不同，在本实施例中，只有第一排放线路140形成为外池112的排放通道。于是，在进行处理的同时，当处理溶液300从内池111溢出至外池112时，所溢出的处理溶液300必须通过第一排放线路140排放。在这种情况下，传感器145a连续地暴露于处理溶液300，并且如果处理溶液300包括诸如氢氟酸的化学物质，则传感器145a易于损坏和使使用寿命缩短。考虑到后者，除了安装有传感器145a的第一排放线路140之外，如果不从外池112安装单独的排放线路，则使处理溶液300溢出至外池112，同时进行处理溶液300的组分分析。因此，传感器145a接触化学物质的时间被最小化，从而防止了传感器145a的损坏并延长了使用寿命。并且，因为传感器145a与第一阀145接合并一体地形成，并且排放线路从 外池112单独地安装，所以安装变得容易，不需要额外的设备，并且可以节省成本。

以下将描述可以应用于根据以上实施例的设备的基底处理方法。为了适用于以上实施例并且便于描述，以下所述的方法将使用以上实施例中所使用的附图标记。但是，应当理解，以下用于处理基底的方法不限于只是应用于上述实施例所述的设备，而是可以应用于各种类似的设备。

图7是根据本发明实施例的基底处理方法的流程图。

参照图7，在第一操作步骤(S100)中，在处理池100中进行基底(S)的处理。该处理可以包括诸如清洗或蚀刻的各种处理，并且通过在处理池100中注入对应于各处理的处理溶液300和将基底(S)浸入处理池100中来进行。

在第二操作步骤(S200)中，与处理池100相连的排放线路140、150和160的通道被打开。因此，处理溶液300通过排放线路140、150和160从处理池100排放。

在第三操作步骤(S300)中，分析所排放出的处理溶液300的成分。在该处理中，当使用含有氢氟酸的化学物质清洗基底(S)并且利用纯水冲洗基底(S)时，就检测纯水中残留的氢氟酸的量。通过测量处理溶液300的比电阻来检测氢氟酸的量，并且检测氢氟酸的量的传感器145a与用于打开相应排放线路140的通道的阀145接合。于是，相应排放线路140的通道的开放与成分的分析在相同的位置完成。

在第四操作步骤(S400)中，将测得的比电阻值与基准值进行比较。如果所测得的值小于基准值，则进行进一步的冲洗，如果所测得的值大于基准值，则处理结束。

根据本发明的实施例，处理溶液与传感器之间的接触时间被最小化，从而延长了产品寿命并提高了处理效率。

如上所述，根据本实施例，可以延长产品的使用寿命，并且可以提高处理效率。但是，应当理解上述主题是示意性的而不是限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖在本发明的实质和范围内的所有修改、增加和其它的实施例。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围由以 下权利要求及其等同原则所允许的最宽泛的解释所确定，而不应该被上述详细的说明书所限定或限制。

Claims (20)

1.一种阀，其包括：

其中设有通道的主体，基底的处理溶液流经所述通道；

与所述通道的一端相连的进口，所述处理溶液通过所述进口流入所述主体；

与所述通道的另一端相连的出口，所述处理溶液通过所述出口排放至所述主体外；

闸门，其用于在所述进口和所述通道相连的区域打开或关闭所述通道；以及

与所述主体接合的传感器，其与经过闸门流经所述通道的所述处理溶液相接触并检测所述处理溶液的成分。

2.根据权利要求1所述的阀，其中所述传感器用于测量所述处理溶液的比电阻。

3.根据权利要求1所述的阀，其中所述处理溶液包括纯水。

4.根据权利要求3所述的阀，其中所述传感器用于检测所述纯水中所含有的氢氟酸的浓度。

5.根据权利要求1所述的阀，其中所述传感器包括穿过所述主体以与流经所述通道的所述处理溶液相接触的一端。

6.一种基底处理设备，其包括：

盛有处理溶液的处理池，其用于通过所述处理溶液处理基底；

与所述处理池相连的第一排放线路，其用于排放所述处理溶液；以及，

安装在所述第一排放线路中的第一阀，所述第一阀包括：

其中设有通道的主体，所述处理溶液流经所述通道；

与所述通道的一端相连的进口，所述处理溶液通过所述进口流入所述主体； 

与所述通道的另一端相连的出口，所述处理溶液通过所述出口排放至所述主体外；

闸门，其用于在所述进口和所述通道相连的区域打开或关闭所述通道；以及

与所述主体接合的传感器，其与经过闸门流经所述通道的所述处理溶液相接触并检测所述处理溶液的成分。

7.根据权利要求6所述的基底处理设备，其中所述传感器用于测量所述处理溶液的比电阻。

8.根据权利要求6所述的基底处理设备，其中所述处理溶液包括纯水。

9.根据权利要求8所述的基底处理设备，其中所述传感器用于检测所述纯水中所含有的氢氟酸的浓度。

10.根据权利要求6所述的基底处理设备，其中所述传感器包括穿过所述主体并与流经所述通道的所述处理溶液相接触的一端。

11.根据权利要求6所述的基底处理设备，还包括与所述传感器相连以根据所检测的结果控制所述处理的结束的控制器。

12.根据权利要求6所述的基底处理设备，还包括与所述处理池相连以排放所述处理溶液的第二排放线路，并且所述第二排放线路与所述第一排放线路接合。

13.根据权利要求12所述的基底处理设备，其中所述处理池包括：

接收所述处理溶液的内池，并且在所述内池中基底被浸入已接收到的处理溶液中；以及

包围内池的外池，其用于接收从所述内池溢出的所述处理溶液。

14.根据权利要求13所述的基底处理设备，其中所述第一排放线路与 所述外池相连，所述第二排放线路与所述内池相连。

15.根据权利要求14所述的基底处理设备，还包括与所述外池相连以排放所述处理溶液的第三排放线路，并且所述第三排放线路与所述第二排放线路接合。

16.一种用于处理基底的方法，其包括：

在盛有处理溶液的处理池中进行基底的处理；

打开与所述处理池相连的排放线路的通道；

检测从所述排放线路排放的所述处理溶液的成分；

根据检测结果结束所述处理；

其中，所述的打开通道和检测成分在相同的位置完成。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述处理是所述基底的清洗处理，并且所述处理溶液包括纯水。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述的检测成分包括测量所述处理溶液的比电阻。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述的检测成分除了测量处理溶液的比电阻之外，还包括检测所述纯水中所包含的氢氟酸的浓度。

20.根据权利要求19所述的方法，其中当所测得的比电阻超出基准值时结束所述处理。

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