CN102188918B - 溶液供给单元及具有该单元的基底处理装置 - Google Patents

Abstract

一种溶液供给单元，包括本体、第一供给管及第二供给管。所述本体包括横截面基本为圆形以容纳溶液的腔室，以及连接至所述腔室以使得所述溶液流出的外流部。所述第一供给管设于所述本体的一侧，其相切地连接至所述腔室，并且将第一溶液供给到所述腔室中以使得所述第一溶液在所述腔室中旋转。所述第二供给管具有端部，并且其将第二溶液供给到所述腔室中以使得所述第一溶液与所述第二溶液混合。所述端部形成为穿过所述本体且靠近所述本体的中心轴。

Description

溶液供给单元及具有该单元的基底处理装置

技术领域

本发明的实施例涉及溶液供给单元，以及具有该溶液供给单元的基底处理装置。本发明的实施例尤其涉及能够去除光阻蚀剂的溶液供给单元，以及具有该溶液供给单元的基底处理装置。

技术背景

半导体光刻处理一般包括光阻蚀剂涂覆、光阻蚀剂的曝光、显影、蚀刻、及光阻蚀剂的去除。以光阻蚀剂作为掩膜，进行曝光、显影及蚀刻，然后去除光阻蚀剂。

通常使用多种类型的溶液来去除光阻剂，并且通过溶液供给单元将溶液提供至基底。例如，溶液可为硫酸和过氧化氢的混合物，并且溶液可在溶液供给单元中混合。

在溶液供给单元中旋转硫酸和过氧化氢，以利用湍流来混合硫酸和过氧化氢。然而，由于硫酸和过氧化氢的比重各不相同，因此硫酸和过氧化氢难以混合。此外，由于硫酸的比重和离心力，难以将过氧化氢提供到溶液供给单元中。

即使将过氧化氢提供到溶液供给单元中，混合硫酸和过氧化氢时的沸腾会产生气泡。由于存在气泡，溶液供给单元内部的压力增大，溶液因此流出。然后，溶液供给单元内部的压力减小。由此，溶液的流出量不均匀。此外，气泡随溶液一起流出，因此，难以精确控制溶液的流出量。

发明内容

本发明的实施例提供了一种溶液供给单元，其能够均匀地混合溶液以去除光阻蚀剂并且向基底提供恒定量的溶液。

本发明的实施例还提供了具有所述溶液供给单元的基底处理装置。

根据本发明的实施例，溶液供给单元包括本体、第一供给管及第二供给管。所述本体包括横截面基本为圆形以容纳溶液的腔室，以及连接至所述腔室以使得所述溶液流出的外流部。所述第一供给管设于所述本体的一侧，其相切地连接至所述腔室，并且将第一溶液供给入所述腔室以使得所述第一溶液在所述腔室中旋转。所述第二供给管具有端部，并且其将第二溶液供给入所述腔室以使得所述第一溶液与所述第二溶液混合。所述端部形成为穿过所述本体且靠近所述本体的中心轴。

实施例中，所述溶液供给单元还包括旋转阻碍部，其设在所述外流部中以减缓所述第一溶液和第二溶液的混合溶液的旋转，从而防止所述混合溶液在旋转状态下流出。

实施例中，所述旋转阻碍部为具有多个通孔的板。

实施例中，所述溶液供给单元还包括连接至所述外流部的分支管，所述分支管使所述混合溶液相互分开地流出。

实施例中，所述溶液供给单元具有多个外流部以防止所述第一和第二溶液的混合溶液在旋转状态下流出。

实施例中，所述本体还包括连接至所述腔室的排出部，所述排出部将气泡从所述腔室排出至所述腔室的上部。所述气泡在混合所述第一和第二溶液时产生。

实施例中，所述第一溶液的比重大于所述第二溶液。

实施例中，所述第一溶液为硫酸，而所述第二溶液为过氧化氢。

实施例中，经由所述第一供给管供给所述第一溶液的第一位置比经由所述第二供给管供给所述第二溶液的第二位置高，或者基本相同。

实施例中，所述第一供给管的横截面积大于所述第二供给管的横截面积。

根据本发明的另一实施例，基底处理装置包括支撑部和溶液供给单元。所述支撑部支撑基底，所述基底上形成有光阻蚀剂层。所述溶液供给单元设于所述支撑部上方以将溶液供给至所述基底。所述溶液去除所述光阻蚀剂层。所述溶液供给单元包括本体、第一供给管及第二供给管。所述本体包括横截面基本为圆形以容纳溶液的腔室，以及连接至所述腔室以使得所述溶液流出的外流部。所述第一供给管设于所述本体的一侧，其相切地连接至所述腔室，并且将第一溶液供给入所述腔室以使得所述第一溶液在所述腔室中旋转。所述第二供给管具有端部，并且其将第二溶液供给入所述腔室以使得所述第一溶液与所述第二溶液混合。所述端部形成为穿过所述本体且靠近所述本体的中心轴。

根据本发明，经由延伸至所述腔室内部的第二供给管提供过氧化氢。由此，提供过氧化氢时，过氧化氢受在所述腔室内部旋转的硫酸的比重和离心力的影响较小。

此外，由于硫酸和过氧化氢之间的比重差以及由硫酸与所供给单元的碰撞造成的湍流，硫酸和过氧化氢得以均匀混合。

此外，在混合硫酸和过氧化氢过程中生成的气泡经由所述溶液供给单元的出口排出。所述溶液供给单元经由排出部将硫酸和过氧化氢的混合溶液供给至所述基底。由此，可精确控制所排出溶液的量。

此外，使用旋转阻碍部，可排出不处于旋转状态的混合溶液，由此可防止混合溶液分散。

附图说明

参考附图，通过描述本发明的详细实施例可更清楚地了解本发明的上述其其他特征，其中：

图1为示出根据本发明实施例的溶液供给单元的侧剖视图；

图2为示出图1溶液供给单元的平面剖视图；

图3为示出根据本发明另一实施例的外流部的放大剖视图；

图4为示出根据本发明再一实施例的溶液供给单元的侧剖视图；

图5为示出根据本发明再一实施例的溶液供给单元的侧剖视图；

图6为示出根据本发明再一实施例的基底处理装置的侧剖视图。

具体实施方式

参见示出实施例的附图，下文将更详细地描述各种实施例。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

应理解，当将元件或层称为在另一元件或层“上”、“连接至”或“耦合至”另一元件或层之时，其可为直接在另一元件或层上、直接连接或耦合至其它元件或层，或者存在居于其间的元件或层。与此相反，当将元件称为“直接在另一元件或层上”、“直接连接至”或“直接耦合至”另一元件或层之时，并不存在居于其间的元件或层。整份说明书中类似标号表示类似的元件。如本文中所使用的，用语“及/或”包括一或多个相关的所列项目的任何或所有组合。

应理解，尽管本文中使用第一、第二、第三等表述来描述多个元件、组件、区域、层及/或部分，但这些元件、组件、区域、层及/或部分并不受这些用语的限制。这些用语仅用于使一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区别开来。由此，下文所称之第一元件、组件、区域、层或部分也可称为第二元件、组件、区域、层或部分，而不脱离本发明的教导。

与空间相关的表述，如“在...之下”、“在...下方”、“下”、“在...之上”、“上”等，在本文中使用是为了容易地表述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。应理解，这些与空间相关的表述除图中所示方位之外，还意欲涵盖该设备在使用或工作中的不同方位。例如，若图中的该设备翻转，描述为在其它元件或部件“下方”或“之下”的设备则会确定为在其它元件或部件“之上”。由此，该示范性的表述“在...下方”可同时涵盖“在...上方”与“在...下方”两者。该设备可为另外的朝向(旋转90度或其它朝向)，并且本文中所使用的这些与空间相关的表述亦作相应的解释。

本文中所使用的表述仅用于描述特定的实施例，并且并不意欲限制本发明。如本文中所述的，单数形式的冠词意欲包括复数形式，除非其上下文明示。还应理解，当本说明书中使用表述“包括”之时，明确说明了存在所描述的部件、整体、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或附加有一个或多个其它部件、整体、步骤、操作、元件、组件及/或它们的组合。

对于本发明的实施例，本文中是参照本发明的理想化实施例(以及中间结构)的示意剖视图来描述的。照此，预期会产生例如因制造工艺及/或公差而造成形状上的变化。由此，本发明的实施例不应解释为将其限制成本文所示的特定区域形状，还应包括例如，因制造而导致的形状偏差。例如，示为矩形的植入区域一般具有形成为圆形或曲线形的部分，并且/或者其边缘处植入浓度的梯度并非是从植入区域到非植入区域的二元变化。类似地，由植入形成的埋入区域会在埋入区域与表面之间发生植入的区域中形成的一些植入。由此，图中所示的区域的本质是示意性的，并且其形状并不意欲示出部件区域的实际形状，也不意欲限制本发明的范围。

除非另行详细说明，本文所使用的所有术语(包括科技术语)的意思与本技术领域的技术人员所通常理解的一致。还应理解，诸如一般字典中所定义的术语应解释为与相关技术领域中的意思一致，并且不应解释为理想化的或过度刻板的含义，除非在文中另有明确定义。

下文将参考附图详细描述本发明。

图1为示出根据本发明实施例的溶液供给单元的侧剖视图。图2为示出图1溶液供给单元的平面剖视图。

参考图1和图2，溶液供给单元100包括本体110、第一供给管120、第二供给管130及旋转阻碍部140。溶液供给单元100向基底提供用于处理该基底的溶液。

本体110包括溶液在其中进行混合的腔室112。腔室112具有圆形横截面。例如，腔室可为圆锥形。腔室的横截面积从上到下递减。或者，腔室可为圆柱形。腔室的横截面积不变。

本体110包括外流部114，其连接至腔室112并且设于本体110下方。外流部114使得溶液从腔室112流出而进入腔室112的下部。

例如，外流部114的横截面小于腔室112的横截面。由此，经由外流部114，可加快溶液的外流速度。

本体110包括排出部116，其连接至腔室112并且设于本体110上方。排出部116将气泡从腔室排出至外部。气泡比溶液轻，因此气泡上升而经由排出部116自然排出。

第一供给管120设于本体110的一侧，并且相切地连接至腔室112。第一供给管120将第一溶液提供到腔室112中。

腔室112为圆形横截面，并且第一供给管120相切地连接至腔室112。由此，由第一供给管120提供的第一溶液沿腔室112的内壁旋转。

第二供给管130穿通本体110而延伸至腔室112。由此，第二供给管130从本体110的内壁突出从而进入腔室112。第二供给管130从腔室112延伸至腔室112的中心轴，或者延伸至中心轴与本体110内壁之间的空间。由此，第二供给管130的端部靠近中心轴。例如，如图1和图2所示，第二供给管130穿通本体110的一侧。或者，第二供给管130可穿通本体110的上部。

第二供给管130将第二溶液提供入腔室112。第一溶液的比重大于或基本等于第二溶液。第一溶液可用材料的例子包括硫酸(H₂SO₄)，第二溶液可用材料的例子包括过氧化氢(H₂O₂)。第一溶液和第二溶液的混合物为硫酸过氧化氢混合物(“SPM”)。

当第一溶液为硫酸而第二溶液为过氧化氢时，第一和第二溶液的混合物因化学反应而沸腾。此外，所述沸腾在腔室12中生成气泡。气泡比混合溶液轻，这样气泡上升并且经由排出部116自然排出。由此，可简单地从腔室112排出气泡。

气泡从排出部116排出，由此，可防止腔室112内的压力因气泡而改变。由此，可恒定地保持经由外流部114流出的混合溶液的量。

此外，气泡经由排出部116排出，而不是通过外流部114。由此，混合溶液在不带有气泡的状态下经由外流部114流出，并且可精确控制经由外流部114流出的混合溶液的量。

经由第一供给管120供给第一溶液的第一位置与经由第二供给管130供给第二溶液的第二位置基本相同。例如，当第二供给管130穿通本体110的一侧时，第一供给管120与第二供给管130基本平行、与第二供给管130基本垂直，或与第二供给管130既不平行也不垂直。

当第二供给管130不穿通本体110而进入腔室112时，由于第一溶液的比重和离心力，第二溶液的供给被阻碍。此外，当第二供给管130切向连接至本体110时，第二溶液被提供至本体110的内壁。由于第二溶液因第一溶液的离心力而沿本体110的内壁旋转，因此第一和第二溶液不容易混合。

然而，第二溶液经由第二供给管130被供给至腔室112的中心轴，或者被供给至中心轴与本体110内壁之间的空间。因此，第二溶液可在不受第一溶液的比重和离心力影响的情况下被供给到腔室112中。此外，第二溶液因第一溶液的离心力而移至本体110的内壁，由此，第二溶液可容易地与第一溶液混合。

此外，当第二溶液旋转时，第二溶液与第二供给管130碰撞。第二溶液与第二供给管130之间的碰撞形成湍流，并且该湍流使得第一和第二溶液的相互混合容易得多。

第二供给管130的横截面积基本等于或小于第一供给管120的横截面积。例如，第二供给管130的横截面积与第一供给管120的横截面积之比为约1∶4。当第二供给管130的横截面积小于第一供给管120的横截面积时，第二溶液的供给压大于第一溶液的供给压。由此，即使第二溶液的比重小于第一溶液的比重，并且第二溶液的供给量小于第一溶液的供给量，可容易地将第二溶液供给至其中包括第一溶液的腔室112中。

此外，当腔室12为圆锥形时，腔室112的横截面积从上到下递减。由此，第一和第二溶液的转速从上到下加快。由此，第一和第二溶液可更均匀地相互混合。

当旋转着的第一和第二溶液经由外流部114流出时，该混合溶液可能会分散。旋转阻碍部140设于外流部114中。旋转阻碍部140减缓经由外流部114流出的混合溶液的旋转，以防止混合溶液分散。

例如，旋转阻碍部140包括具有多个通孔的板，如图1和图2所示。由于各通孔的横截面积小于外流部114的横截面积，混合溶液穿过通孔时与板发生碰撞。由此，可减缓混合溶液的旋转。

尽管图中未示，旋转阻碍部可包括多块交替设在外流部114内壁上的板。所述板设为与混合溶液的外流方向基本垂直，或者与混合溶液的外流方向形成预定的倾斜。由此，当混合溶液穿过板时，混合溶液与板发生碰撞，并且可减缓混合物的旋转。

图3为示出根据本发明另一实施例的外流部的放大剖视图。

参考图3，根据本实施例的溶液供给单元包括多个外流部114，但不包括旋转阻碍部。各外流部114的横截面积比腔室112的横截面积小得多。当混合溶液从腔室112流出而进入外流部114时，混合溶液与本体110上的形成外流部114的部分发生碰撞。由此，可减缓混合溶液的旋转。

如前所述，第二溶液受第一溶液的离心力的影响较小，第二溶液可容易地提供至腔室12。因此，可均匀混合第一和第二溶液。此外，混合溶液可在不旋转的状态下经由外流部114流出。由此，可防止混合溶液分散。

图4为示出根据本发明再一实施例的溶液供给单元的侧剖视图。

参考图4，根据本实施例的溶液供给单元200包括本体210、第一供给管220、第二供给管230、旋转阻碍部240、及分支管250。

除了分支管250，根据本实施例的本体210、第一供给管220、第二供给管230及旋转阻碍部240的详细描述与参考图1～3根据前述实施例的本体110、第一供给管120、第二供给管130和旋转阻碍部140的详细描述基本相同。

分支管250连接至本体210的外流部214，并且具有多个分支。分支管250的直径与外流部214的直径基本相同。

即使在穿过旋转阻碍部240的过程中没有完全减缓混合溶液的旋转，也可在穿过分支管250的过程中再次减缓混合溶液的旋转。因此，可防止混合溶液分散。

此外，混合溶液经由分支管250上的多个分开的位置流出。由此，可在相对较大的区域中均匀地提供混合溶液。因此，可改进利用混合溶液处理基底的效率。

溶液供给单元200可使得第一溶液与第二溶液均匀地混合。此外，混合溶液可在不旋转的状态下流出，以防止混合溶液分散。再者，可在相对较大的区域中经由分支管250提供混合溶液。

图5为示出根据本发明再一实施例的溶液供给单元的侧剖视图。

参考图5，根据本实施例的溶液供给单元300包括本体310、第一供给管320、第二供给管330及旋转阻碍部340。

除了经由第一供给管320供给第一溶液的第一位置和经由第二供给管330供给第二溶液的第二位置，根据本实施例的本体310、第一供给管320、第二供给管330及旋转阻碍部340的详细描述与参考图1～3根据前述实施例的本体110、第一供给管120、第二供给管130和旋转阻碍部140的详细描述基本相同。

经由第一供给管320供给第一溶液的第一位置比经由第二供给管330供给第二溶液的第二位置高。这样，第一溶液的比重大于第二溶液的比重。第一溶液可用材料的例子包括硫酸(H₂SO₄)，第二溶液可用材料的例子包括过氧化氢(H₂O₂)。由此，第一溶液移至腔室312的底部，而第二溶液移至腔室312的顶部。因此，第一和第二溶液可均匀地相互混合。

或者，当第一溶液的比重小于第二溶液时，第一溶液位于腔室312的顶部而第二溶液位于腔室312的底部。由此，第一溶液和第二溶液处于稳定的位置，从而第一溶液和第二溶液没有均匀地相互混合。

如前所述，由于第二溶液受比重以及第一溶液的离心力的影响较小，因此第二溶液可容易地提供至腔室312。由于在不同的位置提供第一溶液和第二溶液，第一溶液和第二溶液可均匀地相互混合。此外，混合溶液可在不旋转的状态下经由外流部314流出。由此，可防止混合溶液分散。

图6为示出根据本发明再一实施例的基底处理装置的侧剖视图。

参考图6，溶液处理装置400包括支撑部410、溶液供给单元420和阻碍部430。

支撑部410设为可旋转。基底S固定至支撑部410的上表面上。支撑部410的例子可为机械夹盘、电子夹盘、真空夹盘等。例如，支撑部410可为圆形板的形状。

驱动单元(未示)连接至支撑部410，并且提供驱动力以使支撑部410旋转。

溶液供给单元420设于支撑部410的上方，并且将溶液提供至基底S。例如，溶液可去除形成在基底S上的层。所述层可包括光阻蚀剂层。或者，溶液可去除杂质。

溶液供给单元420包括具有腔室422a、外流部422b及排出部422c的本体442、第一供给管424、第二供给管426及旋转阻碍部428。根据本实施例的溶液供给单元420与参考图1～3根据前述实施例的溶液供给单元100的详细描述基本相同，由此省略其详细描述。或者，根据本实施例的溶液供给单元420与前述图4实施例的溶液供给单元200或者前述图5实施例的溶液供给单元300基本相同。

溶液供给单元420将混合溶液均匀地提供至基底S，而使得混合溶液不分散。可精确控制提供至基底S的溶液的量。由此，可均匀地去除基底S上的光阻蚀剂层或杂质。

阻碍单元430设为包围支撑部410的各侧，并且阻碍溶液从旋转的基底S处分散。例如，阻碍单元430为环形的圆柱体，并且带有容纳支撑部410的空间。

阻碍单元430具有底面432和侧面434。由阻碍单元430阻碍的溶液沿侧面434流下，并且停留在底面432上。外流管436设为穿过底面432。底面432上的溶液经由外流管436流出。外流管436连接至溶液收集单元(未示)，并且可再利用外流的溶液。

基底处理装置400均匀地混合第一溶液和第二溶液，并且将精确量的混合溶液提供至基底S。此外，可精确控制混合溶液的量。由此，可均匀地去除基底S的光阻蚀剂层或杂质。

根据本发明，溶液供给单元420可提供硫酸和氧化氢的均匀混合溶液。此外，可防止溶液分散，并且可精确控制外流溶液的量。由此，使用溶液供给单元100，可精确地进行蚀刻、清洗等基底处理工艺。由此，可改进处理基底的可靠性。

尽管业已参考其实施例描述并且明确示出了本发明，发明所属技术领域的普通技术人员应理解，可对本发明的形式和细节作出多种变化而不脱离由所附权利要求所界定的本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种溶液供给单元，包括：

本体，其包括横截面基本为圆形以容纳溶液的腔室，以及连接至所述腔室以使得所述溶液流出的外流部；

设于所述本体一侧的第一供给管，其相切地连接至所述腔室，并且将第一溶液供给到所述腔室中以使得所述第一溶液在所述腔室中旋转；及

具有端部的第二供给管，其将第二溶液供给到所述腔室中以使得所述第一溶液与所述第二溶液混合，所述第二供给管穿通所述本体的一侧，使得所述端部形成为穿过所述本体且靠近所述本体的中心轴。

2.如权利要求1所述的溶液供给单元，还包括旋转阻碍部，其设在所述外流部中以减缓所述第一溶液和第二溶液的混合溶液的旋转，从而防止所述混合溶液在旋转状态下流出。

3.如权利要求2所述的溶液供给单元，其中所述旋转阻碍部为具有多个通孔的板。

4.如权利要求2所述的溶液供给单元，还包括连接至所述外流部的分支管，所述分支管使所述混合溶液相互分开地流出。

5.如权利要求1所述的溶液供给单元，其中所述溶液供给单元具有多个外流部以防止所述第一和第二溶液的混合溶液在旋转状态下流出。

6.如权利要求1所述的溶液供给单元，其中所述本体还包括连接至所述腔室的排出部，所述排出部将气泡从所述腔室排出至所述腔室的上部，并且所述气泡在混合所述第一和第二溶液时产生。

7.如权利要求1所述的溶液供给单元，其中所述第一溶液的比重大于所述第二溶液。

8.如权利要求7所述的溶液供给单元，其中所述第一溶液为硫酸，而所述第二溶液为过氧化氢。

9.如权利要求7所述的溶液供给单元，其中经由所述第一供给管供给所述第一溶液的第一位置比经由所述第二供给管供给所述第二溶液的第二位置高，或者基本相同。

10.如权利要求7所述的溶液供给单元，其中所述第一供给管的横截面积大于所述第二供给管的横截面积。

11.一种基底处理装置，包括：

支撑基底的支撑部，所述基底上形成有光阻蚀剂层；

溶液供给单元，其设于所述支撑部上方以将溶液供给至所述基底，所述溶液去除所述光阻蚀剂层，

其中所述溶液供给单元包括：

本体，其包括横截面为基本圆形以容纳溶液的腔室，以及连接至所述腔室以使得所述溶液流出的外流部；

设于所述本体一侧的第一供给管，其相切地连接至所述腔室，并且将第一溶液供给到所述腔室中以使得所述第一溶液在所述腔室中旋转；及

具有端部的第二供给管，其将第二溶液供给到所述腔室中以使得所述第一溶液与所述第二溶液混合，所述第二供给管穿通所述本体的一侧，使得所述端部形成为穿过所述本体且靠近所述本体的中心轴。

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