CN103094158B - 基板处理设备和化学物再循环方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基板处理设备，根据本发明的实施例的基板处理设备可以包括：清洁基板上的异物的清洁室；以及通过回收混合溶液来进行再循环的再循环单元，该混合溶液包括在基板清洁中使用的第一化学物和第二化学物，其中，再循环单元包括：分离单元，其分离从清洁室回收的混合溶液；回收管线，其连接分离单元和清洁室，并使该混合溶液流入分离单元中；减压管线，其一端连接到分离单元并且排放从分离单元蒸发的混合溶液；以及减压单元，其安装在减压管线中并且减小分离单元中的压力。

Description

基板处理设备和化学物再循环方法

技术领域

本文所公开的本发明涉及处理基板的基板处理设备，并且更特别地，涉及对在基板清洁中使用的化学物进行再循环的基板处理设备以及化学物再循环方法。

背景技术

在基板上执行各种过程例如光刻、蚀刻、灰化、离子注入以及薄膜沉积，以制造半导体器件或液晶显示器。为了除去在每个过程中产生的污染物和颗粒，在执行该每个过程之前或之后执行清洁基板的清洁过程。

大体上，通过向基板提供化学物来清洁基板以执行清洁过程。化学物除去附着在基板上的异物并随后通过将其向外排出来丢弃，或所使用的化学物通过利用其沸点之间的差异来分离，并随后进行再循环。通常，通过在大气压力下加热来分离所使用的化学物。因此，由于化学物必须在高温下加热以使该化学物达到其沸点，所以用于对化学物进行再循环所消耗的能量相对很大，并且因此降低了效率。

发明内容

本发明提供一种对在基板清洁中使用的化学物进行再循环的基板处理设备以及化学物再循环方法。

本发明还提供一种减少对化学物进行再循环所需时间的基板处理设备以及化学物再循环方法。

本发明还提供一种降低对化学物进行再循环所需成本的基板处理设备以及化学物再循环方法。

本发明实施例提供基板处理设备，包括：清洁基板上的异物的清洁室；以及通过回收混合溶液来进行再循环的再循环单元，该混合溶液包括在基板清洁中使用的第一化学物和第二化学物，其中，再循环单元包括：分离单元，其分离从清洁室回收的混合溶液；回收管线，其连接分离单元和清洁室，并使该混合溶液流入分离单元中；减压管线，其一端连接到分离单元并且排放从分离单元蒸发的混合溶液；以及减压单元，其安装在减压管线中并且减小分离单元中的压力。

在本发明的其它实施例中，对化学物进行再循环的方法包括：通过回收管线而将混合溶液引入到分离单元中，该混合溶液包括在基板清洁中使用的第一化学物和第二化学物；通过使用减压泵来在减压状态下加热分离单元中的混合溶液，而排放从分离单元蒸发的气体和化学物；并且当在分离单元中剩余的第一化学物的纯度达到预定水平时回收第一化学物。

在本发明其它实施例中，基板处理设备包括：清洁室，其使用硫酸和过氧化氢的混合溶液来清洁基板上的异物；回收管线，其从清洁室回收在基板清洁中使用的混合溶液；分离单元，其通过加热经回收的混合溶液来分离硫酸；减压管线，其排出从分离单元蒸发的混合溶液；以及减压单元，其降低分离单元的压力以减小混合溶液的沸点。

附图说明

结合附图来提供对本发明的进一步理解，附图被纳入本说明书中并构成其一部分。附图示出了本发明的示例性实施例，并连同说明书一起用以解释本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明实施例的基板处理设备的示意图；

图2是根据本发明另一实施例的基板处理设备的示意图；

图3示出再循环单元的构造；

图4示出根据本发明实施例的分离单元的构造；

图5示出根据本发明另一实施例的分离单元的构造；

图6示出冷凝器的构造；并且

图7示出根据本发明另一实施例的预加热单元的构造。

具体实施方式

在下文中将参照附图(图1至图7)来更加详细地描述本发明实施例。然而，本发明可以以不同形式体现，并且不应被解释为受限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开是彻底和完整的，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。因此，附图中元件的形状被放大以为了示出清楚。

图1是根据本发明实施例的基板处理设备的示意图。

参考图1，基板处理设备1包括清洁室2、再循环单元3以及化学物供应单元6。

化学物供应单元6通过供应管线7连接到清洁室2。化学物供应单元6通过供应管线7向清洁室2提供混合溶液。混合溶液包括第一化学物和第二化学物。第一化学物可以是硫酸、氨、或硝酸之一。第二化学物可以是过氧化氢。在下文中，将以混合溶液包括作为第一化学物的硫酸和作为第二化学物的过氧化氢的情况作为示例来进行描述。

清洁室2通过使用从化学物供应单元6供应的混合溶液来清洁基板。对在基板清洁中使用的混合溶液进行再循环以供应到再循环单元3。在被供应到清洁室2的过程中以及在用于基板清洁之后被回收过程中在混合溶液中包含的过氧化氢的一部分变为水。因此，硫酸、过氧化氢、或水可以被包含在供应到再循环单元3的混合溶液中。

再循环单元3从回收的混合溶液中分离硫酸。再循环单元3从混合溶液中分离硫酸以使具有预定纯度水平，并且随后向化学物供应单元6提供该硫酸。

化学物供应单元6通过供应管线7向清洁室2提供从再循环单元3供应的硫酸。

图2是示出根据本发明另一实施例的基板处理设备的示意图。

参考图2，再循环单元3可以直接将硫酸供应到清洁腔2。因此，硫酸可以从化学物供应单元6供应到清洁腔室2，或可以从再循环单元3供应到清洁室2。

图3示出再循环单元的构造。

参照图3示，再循环单元3包括分离单元30、减压单元40、以及预加热单元50。

分离单元30连接到回收管线700、减压管线710、以及第一排出管线720的每一侧上。回收管线700的另一侧连接到清洁室2。因此，在清洁室2中在基板清洁中使用的混合溶液通过回收管线700而被引入到分离单元30中。分离单元30在当预定量的混合溶液被引入到其内部时加热该混合溶液。当继续加热混合溶液时，在该混合溶液中包含的过氧化氢和水蒸发。此外，在混合溶液中包含的硫酸的一部分蒸发成蒸汽。

减压单元40被安装在减压管线710中。减压单元40通过减压管线710来向分离单元30提供吸入压力。因此，在分离单元30中的气体和蒸发的混合溶液通过减压管线710排放并且分离单元30中的压力降低。当分离单元30中的压力降低时，混合溶液的沸点降低。例如，减压单元40提供压力以使分离单元30中的压力保持在0.005巴至0.025巴的范围内，并且分离单元30将混合溶液加热至150℃至170℃范围内的温度。

将要在后描述的冷凝器43安装在减压管线710中在分离单元30和减压单元40之间。

排出阀721和排出泵722被安装在第一排出管线720中。排出阀721在混合溶液的加热过程中阻止混合溶液循环至第一排出管线720。此外，当硫酸从分离单元30中的预定量的混合溶液分离时，混合溶液没有被进一步引入到分离单元30中。过氧化氢和水在混合溶液的加热过程中主要地蒸发。因此，当继续进行混合溶液的加热以及蒸发的混合溶液的排出时，在该混合溶液中包含的硫酸的纯度增加。当分离单元30中剩余的硫酸的纯度变为预定水平时，排出阀721打开并且排出泵722操作以将硫酸排出至第一排出管线720中。

预加热单元50被安装在回收管线700中。预加热单元50包括壳体501和加热器502。壳体501提供了储存预定量混合溶液的空间并同时构建了预加热单元50的外部。加热器502加热在壳体501中储存的混合溶液。

当在分离单元30中分离在混合溶液中包含的硫酸时，在壳体501中储存通过回收管线700进一步供应的混合溶液，并同时由加热器502加热。当从分离单元30分离的硫酸通过第一排出管线720排出时，储存在壳体501中的混合溶液或从清洁室2供应的混合溶液被供应到分离单元30。因此，当安装预加热单元50时，供应到分离单元30的混合溶液的温度上升，并因此可以减小该混合溶液达到蒸发温度所需的时间。

循环管线730从连接预加热单元50和分离单元30的回收管线700分支，并且循环管路730的另一端连接到预加热单元50。第一三通阀731被安装在回收管线700从循环管线730分支的位置处。

控制第一三通阀731以选择性地开通和关断至分离单元30的入口流道或与循环管线730相连的流道。因此，从预加热单元50排出的混合溶液流入到分离单元30中或通过循环管线730而再次流入到预加热单元50中。当在分离单元30中分离在混合溶液中包含的硫酸时，控制三通阀731以阻止引入到分离单元30中的回收管线700，并开通循环管线730，因此，混合溶液可以在壳体501中循环。因此，在加热器502和预加热单元50中的混合溶液之间的热交换面积增加，从而减少加热该混合溶液所需的时间。例如，预加热单元50将混合溶液加热至100℃至160℃范围内的温度。

泵703被安装在回收管线700中在预加热单元50的、混合溶液从其排出的一侧处。该泵703使引入到分离单元30中或循环管线730中的混合溶液进行平滑的循环。

管线加热器502被安装在连接预加热单元50和分离单元30的回收管线700中。安装管线加热器502以使其与回收管线700的外表面接触，因而加热在回收管线700中循环的混合溶液。因此，管线加热器502防止在循环期间从预加热单元50排出的混合溶液的温度降低。另外，由于在循环混合溶液与管线加热器502之间的热交换面积可以变得相对大，所以可以改善热交换效率。另外，管线加热器502也被安装在循环管线730中。

第二三通阀741和过滤器705被安装在回收管线700中在清洁室2和预加热单元50之间。废液管线740在安装第二三通阀741的位置处从回收管线700分支。第二三通阀741选择性地开通和关断与废液管线740或预加热单元50相连的回收管线700。引入到废液管线740中的混合溶液被丢弃。因此，用户可以通过控制第二三通阀741来再循环或丢弃混合溶液。例如，用户可以选择丢弃通过以从1∶1到1∶4范围的比率混合硫酸和过氧化氢而使用的混合溶液，并且再循环以从1∶5到1∶7范围的比率混合硫酸和过氧化氢而使用的混合溶液。过滤器705从引入到预加热单元50中的混合溶液中过滤掉异物。

在本实施例中可以省略冷凝器43。

此外，在本实施例中也可以省略循环管线730。

另外，在本实施例中也可以省略预加热单元50。

图4示出分离单元30的构造。

参考图4，分离单元30包括壳体301、分离加热器302，以及过滤构件303。

壳体301提供了储存预定量的混合溶液的空间。过滤构件303被安装在壳体301中。过滤构件303以多孔材料设置。当设置过滤构件303时，壳体内部被划分为上部空间和下部空间。分别地，回收管线700和第一排出管线720连接到下部空间而减压管线710连接到上部空间。此外，第一排出管线720连接到回收管线700的下侧。

安装分离加热器302以能将热量传递给壳体301。分离加热器302安装在壳体301的内部、内壁、或外壁处。当对分离加热器302进行操作时，引入到壳体301中的混合溶液被加热至蒸发。蒸发的混合溶液通过过滤构件303，并随后移动到减压管线710。在蒸发的混合溶液通过过滤构件303的过程期间硫酸从其过滤。也就是说，当通过过滤构件303时蒸发的混合溶液与过滤构件303触碰。在与过滤构件303触碰的过程期间蒸发的混合溶液的一部分由于粘性而粘附到过滤构件303。当蒸发继续时，粘附到过滤构件303的混合溶液凝聚并随后由于重力而下落。

在蒸发的混合溶液中包含的硫酸颗粒其尺寸大于过氧化氢或水的尺寸，并且其粘性高于过氧化氢或水的粘性。因此，当蒸发的混合溶液与过滤构件303触碰时，粘附到过滤构件303的硫酸的量大于粘附到过滤构件303的过氧化氢或水的量。因此，在从过滤构件303下落的混合溶液中包含的硫酸的量大于在其中包含的过氧化氢或水的量。

图5示出了根据本发明另一实施例的分离单元的构造。

参考图5，减压管线710跨下部空间而连接到上部空间。也就是说，减压管线710通过在壳体301内从下部空间延伸到上部空间而形成，并且通过过滤构件303中形成的孔304而连接到上部空间。因此，减压管线710连接到壳体301外部处的位置不限于形成上部空间的位置。因此，可以改变减压管线710连接到分离单元30的位置。

图6示出了冷凝器的构造。

参考图6，冷凝器43包括壳体430、第一分隔构件431、第二分隔构件432、以及连接导管436。

第一分隔构件431和第二分隔构件432被安装在构成冷凝器43外部的壳体430中以形成入口空间433、冷却空间435、以及出口空间434。混合溶液通过其流入的减压管线710连接到入口空间433。混合溶液通过其流出的减压管线710和第二排出管线750连接到出口空间434。第二排出管线750连接到混合溶液通过其流出的减压管线710的下侧。连接导管436跨冷却空间435安装以连接入口空间433和出口空间434。此外，冷却剂入口导管437和冷却剂出口导管438连接到冷却空间435。

引入到入口空间433中的蒸发的混合溶液通过连接导管436而循环至出口空间434。此外，从冷却剂入口导管437引入的冷却剂在冷却空间435循环，随后排出到冷却剂出口导管438。在连接导管436循环的蒸发的混合溶液在与于冷却空间435循环的低温冷却剂进行热交换过程期间冷凝，因而其一部分变为液相。液相混合溶液从出口空间434循环至第二排出管线750并且气相混合溶液循环至减压管线710。循环至第二排出管线750和减压管线710的混合溶液被丢弃。

由于在蒸发的混合溶液中包含的硫酸的沸点高于在蒸发的混合溶液中包含的过氧化氢和水的沸点，所以在混合溶液中包含的硫酸比过氧化氢和水更易液化。因此，从出口空间434循环至第二排出管线750的混合溶液中包含的硫酸的量大于从出口空间434循环至减压管线710的混合溶液中包含的硫酸的量。由于引入到减压单元40中的硫酸的量减小，所以防止了由于硫酸而造成的减压单元40的腐蚀。

此外，引入到减压单元40中的蒸发的混合溶液的量减小，以减少施加至减压单元40的负荷，因此，减压单元40中消耗的能量减小。

图7示出根据本发明另一实施例的预加热单元的构造。

参考图7，平行设置两个预加热单元50。回收管线700被平行分支成第一分支管线706和第二分支管线707。第一预加热单元51和第二预加热单元52分别安装在第一分支管线706中和第二分支管线707中。此外，第三三通阀708安装在回收管线700被分支的位置处。

控制第三三通阀708以使从回收管线700引入的混合溶液选择性地流入第一分支管线706和第二分支管线707中。因此，通过回收管线700引入的混合溶液流入第一预加热单元51或第二预加热单元52中。因此，第一预加热单元51和第二预加热单元52各自可以以预定温度加热预定量的混合溶液。

根据本发明，可以对在基板清洁中使用的化学物进行再循环。

此外，根据本发明，可以减小对在基板清洁中使用的化学物进行再循环所需的时间。

此外，根据本发明，也可以降低对在基板清洁中使用的化学物进行再循环所需的成本。

上面详细描述举例说明了本发明。尽管描述了本发明的示例性实施例，但本发明也可以用在各种其它的组合、修改、和环境中。换言之，在不脱离本发明公开的创造性概念的范围下可以对本发明进行各种修改和变化，该范围等同于本领域的知识或技术的范围和/或公开。已提供了示例性实施例来描述用于实现本发明的技术构思的最佳状态，并且可以进行针对本发明的使用和特定应用领域所需的各种修改。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述来定义，而是由所附的权利要求来定义，并且范围内的所有差异将被解释为包括在本发明之内。

Claims (20)

1.一种基板处理设备，包括：

清洁基板上的异物的清洁室；以及

通过回收混合溶液来进行再循环的再循环单元，所述混合溶液包括在所述基板清洁中使用的第一化学物和第二化学物，

其中，所述再循环单元包括：

分离单元，其分离从所述清洁室回收的所述混合溶液；

回收管线，其连接所述分离单元和所述清洁室，并使所述混合溶液流入所述分离单元中；

减压管线，其一端连接到所述分离单元并且排放从所述分离单元蒸发的所述混合溶液；

减压单元，其安装在所述减压管线中并且减小所述分离单元中的压力；以及

预加热单元，在所述回收管线中安装以加热所述混合溶液，

其中，所述预加热单元包括：

储存所述混合溶液的壳体；以及

对在所述壳体中存储的所述混合溶液进行加热的加热器；

在所述回收管线中在所述预加热单元与所述分离单元之间安装管线加热器，管线加热器也被安装在循环管线中。

2.根据权利要求1所述的基板处理设备，还包括冷凝器，其被安装在所述减压管线中并且被布置在所述分离单元与所述减压单元之间。

3.根据权利要求2所述的基板处理设备，其中，排出在所述冷凝器中冷凝的所述蒸发的混合溶液的第二排出管线被连接到所述冷凝器。

4.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中，在所述预加热单元与所述分离单元之间分支的、并使从所述预加热单元排出的所述混合溶液再次流入到所述预加热单元中的循环管线被安装在所述回收管线中。

5.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中，所述回收管线平行分支成第一分支管线和第二分支管线，并且所述预加热单元提供在第一分支管线中安装的第一预加热单元、以及在第二分支管线中布置的第二预加热单元。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的基板处理设备，其中，所述再循环单元还包括第一排出管线，所述第一排出管线的一端连接到所述分离单元以排出从所述分离单元分离的所述第一化学物。

7.根据权利要求6所述的基板处理设备，其中，所述第一排出管线连接到所述清洁室或向所述清洁室供应所述第一化学物的化学物供应单元。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的基板处理设备，其中，在所述分离单元中安装过滤构件。

9.根据权利要求8所述的基板处理设备，其中，所述分离单元的内部由所述过滤构件划分成上部空间和下部空间，所述回收管线直接连接到所述下部空间，并且所述减压管线直接连接到所述上部空间。

10.根据权利要求8所述的基板处理设备，其中，所述分离单元的内部由所述过滤构件划分成上部空间和下部空间，所述回收管线直接连接到所述下部空间，并且所述减压管线通过设置给所述过滤构件的孔而直接连接到所述上部空间，

其中，所述回收管线和所述减压管线连接到所述分离单元以被布置在所述过滤构件的下侧，并且在所述分离单元中安装与所述过滤构件的上侧和所述减压管线相连的内部管线。

11.根据权利要求1至3中的任一项所述的基板处理设备，其中，所述第一化学物是硫酸，并且所述第二化学物包括过氧化氢或水。

12.根据权利要求1至3中的任一项所述的基板处理设备，其中，所述第一化学物是硫酸、氨、或硝酸之一。

13.一种对化学物进行再循环的方法，所述方法包括：

通过回收管线而将混合溶液引入到分离单元中，所述混合溶液包括在基板清洁中使用的第一化学物和第二化学物；

通过使用减压泵来在减压状态下加热所述分离单元中的所述混合溶液，而排出从所述分离单元蒸发的气体和化学物；

当在所述分离单元中剩余的所述第一化学物的纯度达到预定水平时回收所述第一化学物；并且

在所述混合溶液被引入到所述分离单元之前通过使用预加热单元来加热所述混合溶液；

在所述回收管线中在所述预加热单元与所述分离单元之间安装管线加热器，管线加热器也被安装在循环管线中。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括当从所述分离单元蒸发的所述化学物流至减压单元时冷凝所述蒸发的化学物。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述预加热单元在100℃至160℃范围内的温度下加热所述混合溶液。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一化学物是硫酸，并且所述第二化学物包括过氧化氢或水。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述混合溶液的加热包括：以从0.005巴至0.025巴范围的压力对所述分离单元进行减压，并且以从150℃至170℃范围的温度对所述混合溶液进行加热。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一化学物是硫酸、氨、或硝酸之一。

19.一种基板处理设备，包括：

清洁室，其使用硫酸和过氧化氢的混合溶液来清洁基板上的异物；

回收管线，其从所述清洁室回收在所述基板清洁中使用的所述混合溶液；

分离单元，其通过加热所述经回收的混合溶液来分离所述硫酸；

减压管线，其排出从所述分离单元蒸发的所述混合溶液；

减压单元，其降低所述分离单元的压力以减小所述混合溶液的沸点；以及

预加热单元，其对引入到所述分离单元中的所述混合溶液进行加热；

在所述回收管线中在所述预加热单元与所述分离单元之间安装管线加热器，管线加热器也被安装在循环管线中。

20.根据权利要求19所述的基板处理设备，还包括冷凝器，其对排出到所述减压单元中的所述蒸发的混合溶液进行冷凝。