CN101452823A - 臭氧水混合物供应设备和方法以及基材处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种臭氧水混合物供应设备和方法，以及从该设备接收臭氧水混合物以处理基材的基材处理装置。该臭氧水混合物供应设备包括混合管线和分配管线。该混合管线分别从处理液供应管线和臭氧水供应管线接收处理液和臭氧水，并混合处理液和臭氧水以产生符合预设浓度的臭氧水混合物。各分配管线将混合管线产生的臭氧水混合物分配到处理单元中。该混合管线包括混合阀和静态混合器。因此，使用直线混合方法产生并供应具有预设浓度的臭氧水混合物，而不需要诸如混合槽等混合容器。

Description

臭氧水混合物供应设备和方法以及基材处理装置
相关申请的交叉参考
本申请要求2007年12月6日提交的韩国专利申请No.10-2007-0126055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
本发明涉及一种臭氧水混合物供应设备和方法，以及从该设备接收臭氧水混合物以处理基材的基材处理装置。
背景技术
半导体制造工艺中的清洁处理是一种除去残留在晶片上的异物的处理。清洁处理中的湿式清洁处理使用各种处理液清洗残留在晶片上的异物。例如，湿式清洁处理的臭氧清洁处理使用混合臭氧与超纯水或处理液的溶液(下面，称作“臭氧水混合物”)除去残留在晶片上的光致抗蚀剂液和有机污染物。
进行臭氧清洁处理的设备包括混合容器、缓冲容器和流通管线。该混合容器提供接收处理液和臭氧并混合它们以产生臭氧水混合物的空间。超纯水或各种酸-碱性化学品液可用于处理液。混合槽用作混合容器。该缓冲容器从该混合容器接收臭氧水混合物，以将臭氧水混合物供应到在晶片上喷洒臭氧水混合物而清洁晶片的处理单元。该流通管线使臭氧和处理液在该混合容器内流通，以产生符合预设处理浓度的臭氧水混合物。在该流通管线中设有浓度计。
然而，在上述臭氧清洁设备中难于控制浓度。即，臭氧(O3)易分解成氧气(氧分子(O2)和氧原子(O))。因此，由于在混合容器中产生并贮存的臭氧水混合物的浓度变得越来越稀，因此难于控制臭氧水混合物的浓度。此外，当臭氧水混合物供应到下一单元中的时间长度增加时，在设备中处于供应备用状态的臭氧水混合物的浓度变化。因此，难于保持臭氧水混合物的浓度。当使用不符合最佳浓度的臭氧水混合物时，清洁效率下降。
发明内容
本发明提供一种臭氧水混合物供应设备和方法，以及具有所述设备的基材处理装置。
本发明还提供一种可有效地控制臭氧水混合物浓度的臭氧水混合物供应设备和方法，以及具有所述设备的基材处理装置。
本发明还提供一种可精确和容易地控制臭氧水混合物浓度的臭氧水混合物供应设备和方法，以及具有所述设备的基材处理装置。
本发明的实施例提供臭氧水混合物供应设备，包括：供应处理液的处理液供应管线；供应臭氧水的臭氧水供应管线；以及混合管线，它分别从所述处理液供应管线和所述臭氧水供应管线接收所述处理液和所述臭氧水，并使用直线混合方法混合所述处理液和所述臭氧水以产生臭氧水混合物。
在一些实施例中，所述臭氧水混合物供应设备还可包括歧管，用于接收由所述混合管线产生的臭氧水混合物；以及分配管线，用于将所述臭氧水混合物从所述歧管分配到在其内进行基材处理过程的处理单元。
在其他实施例中，所述臭氧水混合物供应设备还可包括设置在所述混合管线中的混合阀，用于将所述处理液和所述臭氧水从所述处理液供应管线和所述臭氧水供应管线供应到所述混合管线或阻断供应；以及设置在所述混合管线中的静态混合器，用于混合沿所述混合管线流动的所述处理液和所述臭氧水。
在本发明的其他实施例中，基材处理装置包括：进行基材处理过程的多个处理单元；贮存处理液的处理液贮存单元；从所述处理液贮存单元接收所述处理液以产生臭氧水混合物的臭氧水混合物产生单元；以及将在所述臭氧水混合物产生单元中产生的臭氧水混合物分配到所述各处理单元中的臭氧水混合物分配单元，其中所述臭氧水混合物产生单元包括：供应处理液的处理液供应管线；供应臭氧水的臭氧水供应管线；以及混合管线，它分别从所述处理液供应管线和所述臭氧水供应管线接收所述处理液和所述臭氧水，并使用直线混合方法混合所述处理液和所述臭氧水以产生臭氧水混合物。
在一些实施例中，所述臭氧水混合物分配单元可包括：歧管，用于接收由所述混合管线产生的臭氧水混合物；以及分配管线，用于将所述臭氧水混合物从所述歧管分配到在其内进行基材处理过程的处理单元。
在其他实施例中，所述臭氧水混合物产生单元还可包括：设置在所述混合管线中的混合阀，用于将所述处理液和所述臭氧水从所述处理液供应管线和所述臭氧水供应管线供应到所述混合管线或阻断供应；以及设置在所述混合管线中的静态混合器，用于混合沿所述混合管线流动的所述处理液和所述臭氧水。
在其他实施例中，所述处理单元可包括：水平地支撑基材的旋转卡盘；以及将所述臭氧水混合物供应到设置在所述旋转卡盘上的基材上的喷嘴。
在本发明的其他实施例中，臭氧水混合物供应方法包括：混合处理液和臭氧水，以产生臭氧水混合物并测量所产生的臭氧水混合物的浓度，从而当所述臭氧水混合物的测得浓度符合预设浓度范围时，将所述臭氧水混合物供应到在其内进行基材处理过程的处理单元中，其中使用直线混合方法进行所述处理液和所述臭氧水的混合。
在一些实施例中，可通过于所述处理液和所述臭氧水在其内流动的管线中设置混合阀和静态混合器进行所述处理液和所述臭氧水的混合。
在其他实施例中，所述处理单元可包括在单晶片处理中清洁基材的单元。
附图说明
附图用于进一步理解本发明，并入本说明书且构成其一部分。附图显示了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是根据本发明的基材处理装置的示图；
图2是图1的处理室的示图；
图3是示出根据本发明的臭氧水混合物供应方法的流程图；以及
图4A～图4E是示出根据本发明的臭氧水混合物供应过程的示图。
具体实施方式
下面参照显示本发明优选实施例的附图更详细地描述本发明。然而，本发明可以体现为多种不同形式，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。同样的附图标记始终指同样的元件。
作为例子，本发明的实施例解释了用于除去残留在半导体基材表面上的异物的单晶片处理(SWP)清洁装置。然而，本发明可以适用于使用臭氧水混合物的所有设备。
图1是根据本发明的基材处理装置的示图，图2是图1的处理室的示图。
参照图1和图2，根据本发明的基材处理装置1进行处理半导体基材(下面，称作“晶片W”)的各种处理。基材处理装置1包括处理单元10、臭氧水混合物供应单元20，30和40、排出单元50和控制单元60。
处理单元10进行除去残留在晶片W上的异物的清洁处理。臭氧水混合物供应单元20，30和40产生臭氧水混合物，并将产生的臭氧水混合物供应到处理单元10。臭氧水混合物是臭氧水和处理液的混合物。各种酸-碱性化学品液可用作处理液。臭氧水混合物供应单元20，30和40包括处理流体贮存单元20、臭氧水混合物产生单元30和臭氧水混合物分配单元40。排出单元50排出在臭氧水混合物产生单元30和臭氧水混合物分配单元40内的臭氧水混合物。控制单元60控制处理单元10、臭氧水混合物供应单元20，30和40以及排出单元50。
臭氧水混合物供应单元20，30和40使用直线混合方法产生并供应臭氧水混合物。在直线混合方法中，臭氧水和处理液的混合物未贮存在诸如槽等贮存容器中，而是在臭氧水和处理液被供应到处理单元10的同时进行混合。因此，在臭氧水混合物供应单元20，30和40中未设置在其内臭氧水和处理液的供应滞留的单元(例如，接收臭氧水和处理液以混合并贮存它们的混合槽)。
处理单元10包括多个处理室100。参照图2，每个处理室100从臭氧水混合物供应单元20，30和40接收臭氧水混合物，以在处理过程的单晶片处理中清洁晶片W。处理室100包括壳体110、旋转卡盘120和喷嘴130。壳体110提供在其内进行清洁处理的空间。壳体110呈具有开放上部的杯状。开放的上部用作装载/卸载晶片W的通道。旋转卡盘120在处理过程中在壳体110内部支撑和转动晶片W。喷嘴130从臭氧水混合物供应单元20，30和40接收臭氧水混合物，以在处理过程中将臭氧水混合物喷洒在置于旋转卡盘120上的晶片W的处理表面上。
处理流体贮存单元20贮存用于产生臭氧水混合物的处理液。处理流体贮存单元20包括处理液供应源22和臭氧供应源24。处理液供应源22贮存处理液，臭氧供应源24贮存臭氧水。氢氟酸(HF)可用作处理液。尽管在本实施例中通过混合HF与臭氧水产生具有预定浓度的臭氧水混合物，但本发明不限于此。例如，可以使用各种处理液。
臭氧水混合物产生单元30从处理流体贮存单元20接收处理流体，以产生臭氧水混合物。臭氧水混合物产生单元30包括处理液供应管线32、臭氧水供应管线34和混合管线36。
处理液供应管线32将处理液从处理液供应源22供应到混合管线36。臭氧水供应管线34将臭氧从臭氧供应源24供应到混合管线36。第一压力计32a、第一压力控制阀32b、第一流量计32c和第一背压阀32d配置在处理液供应管线32中。第一压力计32a测量处理液供应管线32的处理液供应压力。第一压力控制阀32b可以控制处理液供应管线32的供应压力，使得从处理液供应管线32供应的处理液的流量符合预设流量。第一流量计32c测量从处理液供应管线32供应的处理液的流量。第一背压阀32d防止在混合管线36的供应压力大于处理液供应管线32的供应压力时处理液从混合管线36回流到处理液供应管线32。
臭氧水供应管线34具有与处理液供应管线32相同的结构。即，第二压力计34a、第二压力控制阀34b、第二流量计34c和第二背压阀34d设置在臭氧水供应管线34中。第二压力计34a测量臭氧水供应管线34的臭氧水供应压力。第二压力控制阀34b可以控制臭氧水供应管线34的供应压力，使得从臭氧水供应管线34供应的臭氧水的流量符合预设流量。第二流量计34c测量从臭氧水供应管线34供应的臭氧水的流量。第二背压阀34d防止臭氧水从混合管线36回流到臭氧水供应管线34。
混合管线36从处理液供应管线32和臭氧水供应管线34接收处理液和臭氧水，以混合它们。混合阀36a、静态混合器36b和压力计36c设置在混合管线36中。混合阀36a可以有效地打开和关闭处理液供应管线32和臭氧水供应管线34，以在处理液供应管线32和臭氧水供应管线34被打开时精确地控制处理液和臭氧水的供应量。静态混合器36b有效地混合流入混合管线36中的处理液和臭氧水。第三压力计36c测量混合管线36的臭氧水供应压力，以将测得的压力数据传输到控制单元60。
臭氧水混合物分配单元40将由臭氧水混合物产生单元30产生的臭氧水混合物分配到处理单元10的处理室100。臭氧水混合物分配单元40包括歧管42、分配管线44和浓度检测件。该浓度检测件包括浓度检查管线46和浓度计48。歧管42接收由混合管线36产生的臭氧水混合物。第四压力计42a设置在歧管42中。第四压力计42a测量歧管42内的压力，以将测得的压力数据传输到控制单元60。分配管线44将臭氧水混合物从歧管42供应到处理单元10。分配管线44设置有多个。每个分配管线44将臭氧水混合物从歧管42供应到处理单元10。浓度检查管线46检查分配管线44内的臭氧水的浓度。浓度检查管线46的一端分别与不同的分配管线44连接。浓度计48设置在浓度检查管线46中，以测量沿浓度检查管线46流动的臭氧水混合物的浓度。由浓度计48测量的浓度数据被传输到控制单元60。
排出单元50排出臭氧水混合物产生单元30和臭氧水混合物分配单元40内的臭氧水混合物。排出单元50包括第一排出管线52、第二排出管线54和排出容器56。第一排出管线52的一端与混合管线36连接，另一端与排出容器56连接。因此，当混合管线36内的压力超出预设压力范围时，第一排出管线52排出混合管线36内的臭氧水混合物。为了加速排出臭氧水，安全阀可以用作设置在第一排出管线52中的阀52a。因此，当混合管线36内的压力超出预设压力范围时，阀52a自动打开，以使第一排出管线52排出混合管线36内的臭氧水混合物。
第二排出管线54的一端与歧管42连接，另一端与排出容器56连接。因此，第二排出管线54将歧管42内的臭氧水混合物排入排出容器56。流量控制阀可以用作设置在第二排出管线54中的阀54a。即，阀54a可以控制歧管42内的臭氧水混合物的排出量，以控制第二排出管线54内的臭氧水混合物的排出量。此外，具有与设置在第一排出管线52中的阀52a相同功能的安全阀可以用作阀54a。排出容器56贮存流经第一排出管线52和第二排出管线54的臭氧水混合物。贮存在排出容器56中的臭氧水混合物经排放管线56a排放到装置1的外部。
控制单元60控制上述单元10，20，30，40和50。后面说明使用控制单元60控制上述单元10，20，30，40和50的详细过程。
下面参照图3详细说明根据本发明的基材处理装置1的处理过程。图3是示出根据本发明的臭氧水混合物供应方法的流程图，图4A～图4E是示出根据本发明的臭氧水混合物供应过程的示图。
在步骤S110中，处理液供应管线32和臭氧水供应管线34分别将处理液和臭氧水供应到混合管线36。参照图4A，控制单元60打开混合管线36。处理液供应管线32将处理液从处理液供应源22供应到混合管线36。臭氧水供应管线34将臭氧水从臭氧供应源24供应到混合管线36。在步骤S120中，控制单元60确定由第一压力计32a和第二压力计34a测量的压力是否超出预设压力范围。在步骤S130中，当由第一压力计32a和第二压力计34a测量的压力超出预设压力范围时，测得的压力显示在装置1的外部显示器上，使得操作人员知晓。即，控制单元60确定臭氧水供应管线34和处理液供应管线32的供应压力是否超出预设压力范围。这是因为当臭氧水供应管线34和处理液供应管线32的供应压力变化时，第一流量计32c和第二流量计34c的流量测量效率下降以改变混合管线36产生的臭氧水混合物的浓度。此外，控制单元60确定由第一流量计32c和第二流量计34c测量的处理液供应管线32的处理液供应流量和臭氧水供应管线34的臭氧水供应流量是否超出预设的供应流量范围。当由第一流量计32c和第二流量计34c测量的处理液和臭氧水的供应流量超出预设的供应流量范围时，测得的供应流量显示在装置1的外部显示器上，使得操作人员知晓。操作人员控制第一压力控制阀32b和第二压力控制阀34b以控制处理液和臭氧水的供应流量。
在步骤S140中，在处理液和臭氧水沿混合管线36流动的同时，混合流入混合管线36的处理液和臭氧水，然后供应到歧管42。即，通过静态混合器36b混合沿混合管线36流动的处理液和臭氧水，以产生符合预设浓度的臭氧水混合物。其后，将臭氧水混合物供应到歧管42。
在步骤S150中，在通过混合管线36产生臭氧水混合物的过程中，控制单元60确定混合管线36和歧管42内的压力是否超出预设压力范围。即，当混合管线36和歧管42内的压力超出预设压力范围时(例如，压力超过预设压力范围)，难于产生符合预设浓度的臭氧水混合物，因为处理液和臭氧水的混合效率下降。因此，当混合管线36和歧管42内的压力超出预设压力范围时，控制单元60将混合管线36和歧管42内的压力控制到预设压力。
参照图4B，在步骤S160中，当由第三压力计36c测量的混合管线36的臭氧水混合物供应压力超过预设压力范围时，阀52a自动打开以将混合管线36内的臭氧水混合物经第一排出管线52排入排出容器56。当从混合管线36排出混合管线36内的臭氧水混合物时，混合管线36的供应压力下降。当混合管线36的压力符合预设压力时，控制单元60关闭阀52a，停止排出第一排出管线52的臭氧水混合物。
参照图4C，在步骤S160中，当由第四压力计42a测量的歧管42内的压力超过预设压力范围时，控制单元60打开阀54a，以将歧管42内的臭氧水混合物经第二排出管线54排入排出容器56。当从歧管42排出歧管42内的臭氧水混合物时，歧管42内的压力下降。当歧管42的压力符合预设压力时，控制单元60关闭阀54a，停止经第二排出管线54排出歧管42内的臭氧水混合物。
当产生的臭氧水混合物接收进歧管42中时，臭氧水混合物分配单元40将臭氧水混合物供应到处理室100中需要处理的处理室。在步骤S170中，控制单元60确定分配管线44中的将臭氧水混合物供应到处理室100的分配管线内的臭氧水混合物的浓度是否超出预设浓度范围。参照图4D，控制单元60打开设置在与分配管线44中需要加压的任一个分配管线44’连接的浓度检查管线46’中的阀46a。浓度计48确定沿浓度检查管线46’流动的臭氧水混合物的浓度是否超出预设浓度范围。在步骤S180中，当由浓度计48测得的臭氧水混合物的浓度超出预设浓度范围时，控制单元60停止在其内进行浓度检查的分配管线44’的臭氧水混合物的供应，并显示在装置1的外部显示器上，使得操作人员知晓。
在步骤S190中，当由浓度计48测得的臭氧水混合物的浓度符合预设浓度时，分配管线44将臭氧水混合物供应到处理单元10，并且处理单元10接收臭氧水混合物以进行清洁处理。参照图4E，控制单元60打开阀44a，并且分配管线44’将符合预设浓度的臭氧水混合物供应到处理单元10。处理单元10将供应的臭氧水混合物喷洒在晶片W上。喷洒的臭氧水混合物除去残留在晶片W表面上的异物，并排放到处理单元10的外部。
如上所述，本发明使用直线混合方法产生臭氧水混合物，并将产生的臭氧水混合物供应到处理单元，以提高基材处理过程的效率。此外，本发明可以产生和供应符合预设浓度的臭氧水混合物，并控制该浓度，而不需要诸如常规的混合槽等混合容器。因此，本发明可以最小化臭氧水混合物供应单元内的臭氧水混合物的滞留部，并分解混合容器的臭氧水混合物内的臭氧以防止臭氧水混合物的浓度被稀释。
此外，本发明可以测量在用于将臭氧水混合物分配到处理单元的各分配管线中的臭氧水混合物的浓度，以选择性地排出在其内保留超出预设浓度的臭氧水混合物的分配管线内的臭氧水混合物，从而最小化臭氧水混合物的排出量。
上述主题被认为是说明性的，而不是限制性的，并且所附权利要求书意图覆盖落入本发明真实精神和范围内的所有修改、增加和其他实施例。因此，在法律允许的最大程度内，本发明的范围将由所附权利要求书及其等同物的最宽允许解释来确定，而不应受前述详细说明的约束或限制。

Claims (10)

1.一种臭氧水混合物供应设备，包括：
供应处理液的处理液供应管线；
供应臭氧水的臭氧水供应管线；以及
混合管线，它分别从所述处理液供应管线和所述臭氧水供应管线接收所述处理液和所述臭氧水，并使用直线混合方法混合所述处理液和所述臭氧水以产生臭氧水混合物。
2.如权利要求1所述的臭氧水混合物供应设备，还包括：
歧管，用于接收由所述混合管线产生的臭氧水混合物；以及
分配管线，用于将所述臭氧水混合物从所述歧管分配到在其内进行基材处理过程的处理单元。
3.如权利要求1所述的臭氧水混合物供应设备，还包括：
设置在所述混合管线中的混合阀，用于将所述处理液和所述臭氧水从所述处理液供应管线和所述臭氧水供应管线供应到所述混合管线或阻断供应；以及
设置在所述混合管线中的静态混合器，用于混合沿所述混合管线流动的所述处理液和所述臭氧水。
4.一种基材处理装置，包括：
进行基材处理过程的多个处理单元；
贮存处理液的处理液贮存单元；
从所述处理液贮存单元接收所述处理液以产生臭氧水混合物的臭氧水混合物产生单元；以及
将在所述臭氧水混合物产生单元中产生的臭氧水混合物分配到所述各处理单元中的臭氧水混合物分配单元，
其中所述臭氧水混合物产生单元包括：
供应处理液的处理液供应管线；
供应臭氧水的臭氧水供应管线；以及
混合管线，它分别从所述处理液供应管线和所述臭氧水供应管线接收所述处理液和所述臭氧水，并使用直线混合方法混合所述处理液和所述臭氧水以产生臭氧水混合物。
5.如权利要求4所述的基材处理装置，其中所述臭氧水混合物分配单元包括：
歧管，用于接收由所述混合管线产生的臭氧水混合物；以及
分配管线，用于将所述臭氧水混合物从所述歧管分配到在其内进行基材处理过程的处理单元。
6.如权利要求4所述的基材处理装置，其中所述臭氧水混合物产生单元还包括：
设置在所述混合管线中的混合阀，用于将所述处理液和所述臭氧水从所述处理液供应管线和所述臭氧水供应管线供应到所述混合管线或阻断供应；以及
设置在所述混合管线中的静态混合器，用于混合沿所述混合管线流动的所述处理液和所述臭氧水。
7.如权利要求6所述的基材处理装置，其中所述处理单元包括：
水平地支撑基材的旋转卡盘；以及
将所述臭氧水混合物供应到设置在所述旋转卡盘上的基材上的喷嘴。
8.一种臭氧水混合物供应方法，包括：
混合处理液和臭氧水，以产生臭氧水混合物并测量所产生的臭氧水混合物的浓度，从而当所述臭氧水混合物的测得浓度符合预设浓度范围时，将所述臭氧水混合物供应到在其内进行基材处理过程的处理单元中，
其中使用直线混合方法进行所述处理液和所述臭氧水的混合。
9.如权利要求8所述的臭氧水混合物供应方法，其中通过于所述处理液和所述臭氧水在其内流动的管线中设置混合阀和静态混合器进行所述处理液和所述臭氧水的混合。
10.如权利要求8所述的臭氧水混合物供应方法，其中所述处理单元包括在单晶片处理中清洁基材的单元。
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