CN103447256A - 清洁基板的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种清洁基板的设备和方法。所述设备包括：基板支撑单元，其用于支撑基板；容器，其环绕所述基板支撑单元且收集从所述基板洒出的有机溶剂；流体供应单元，其设在所述容器的一侧并向所述基板上喷洒带气泡的液体有机溶剂。所述流体供应单元包括：喷嘴头，将所述有机溶剂喷喷到所述基板上；有机溶剂供应线，从有机溶剂贮槽向所述喷嘴头提供所述有机溶剂；气泡供应元件，设在所述有机溶剂供应线上并向所述液体有机溶剂提供气泡。

Description

清洁基板的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种制造半导体基板的设备和方法，尤其涉及一种清洁基板的设备和方法。

背景技术

一般而言，半导体装置通过多种工艺制造，比如用于硅片之类基板的光照工艺、蚀刻工艺、离子注入工艺和沉积工艺。

接着执行清洁工艺以移除执行各个工艺时附在基板上的各种污染物。该清洁工艺包括：化学处理工艺，用化学品移除基板上的污染物；湿法清洁工艺，用纯水移除基板上的残留化学品；干燥工艺，通过提供干燥流体干燥基板表面残留的纯水。

典型地，干燥工艺是通过给基板提供加热的氮气来执行，该基板上残留有纯水。然而，随着基板上形成的条线的宽度变得越来越窄，纵横比变得越来越大，要移除图案之间的纯水是很困难的。为此，近来，基板上的纯水被异丙醇之类具有高挥发性和低表面张力的液体有机溶剂所代替，接着就用加热的氮气干燥基板。

然而，因为很难将非极性有机溶剂与极性纯水混合，所以必须长时间提供大量的有机溶剂来使液体有机溶剂代替纯水。

发明内容

本发明提供一种清洁基板的设备和方法，所述设备和方法能够提高干燥基板的效率。

本发明还提供一种清洁基板的设备和方法，能够通过使液体有机溶剂和纯水之间易于替换来节约液体有机溶剂。

本发明的实施例提供一种清洁基板的设备和方法，所述设备包括：基板支撑单元，用于支撑基板；容器，其环绕所述基板支撑单元，且从所述基板收集洒出的有机溶剂；流体供应单元，其设在所述容器的一侧并向所述基板上喷洒带气泡的液体有机溶剂。所述流体供应单元包括：喷嘴头，其将所述有机溶剂喷洒到所述基板上；有机溶剂供应线，其从有机溶剂贮槽向所述喷嘴头提供所述有机溶剂；气泡供应元件，其设在所述有机溶剂供应线上并向所述液体有机溶剂提供气泡。

在一些实施例中，所述气泡供应元件可包括：加热器，其设在所述有机溶剂供应线上，加热所述液体有机溶剂；控制器，其控制所述加热器的温度。所述控制器可控制所述加热器将所述液体有机溶剂加热到沸点或高于沸点的温度。

在其他实施例中，所述流体供应单元可进一步包括：迂回线，其设在所述有机溶剂供应线上，围着所述加热器进行迂回。

在另一些实施例中，异丙醇可用作所述有机溶剂，所述控制器可控制所述加热器来将所述异丙醇加热到80℃到100℃范围内的温度。

在另一些实施例中，所述气泡供应元件可包括：超声波施加器，其向所述液体有机溶剂提供超声波，所述液体有机溶剂流过所述有机溶剂供应线。

在另一些实施例中，所述超声波施加器可包括：振动装置，其设在所述有机溶剂供应线上；发生器，其将所述超声波提供给所述振动装置。

在另一些实施例中，所述超声波施加器可进一步包括：气泡量测量仪，其设在所述振动装置和所述喷嘴头之间，测量所述液体有机溶剂中包含的气泡的量；控制器，其控制供应给所述振动装置的所述超声波的频率。

在又一些实施例中，所述振动装置可包括：本体，其与所述有机溶剂供应线接触并环绕着所述有机溶剂供应线；振动器，其设在所述本体中，接受所述超声波并将所述接收到的超声波施加到所述有机溶剂供应线上。

在另一些实施例中，所述超声波施加器可包括：装满流体介质的容器；振动器，其向所述容器中的所述流体介质施加振动；发生器，其向所述振动器提供超声波。所述有机溶剂供应线的一部分可浸在所述容器内的所述流体介质中。

在又一些实施例中，所述气泡供应元件可包括：与所述有机溶剂供应线连接的防渗膜，所述液体有机溶剂在所述有机溶剂供应线中流动，所述防渗膜形成有气孔；环绕所述防渗膜的壳体；气体供应线，其向所述防渗膜和所述壳体之间的空间提供气体。提供到所述空间的所述气体可通过所述气孔注入所述防渗膜中，从而向所述液体有机溶剂提供气泡。

在另一些实施例中，所述气泡供应元件可进一步包括：气泡量测量仪，其测量所述液体有机溶剂中包含的气泡的量；流量控制阀，其安装在所述气体供应线上，控制提供给所述空间的所述气体量；控制器，其根据气泡量测量仪测量的结果控制所述流量控制阀。

在又一些实施例中，所述流体供应单元可进一步包括：循环管线，其从所述有机溶剂供应线上分支并与所述有机溶剂贮槽连接，将所述液体有机溶剂传输到所述有机溶剂贮槽。

在另一些实施例中，所述气泡供应元件可设在所述循环管线的分支点和所述喷嘴头之间的所述有机溶剂供应线上。

在又一些实施例中，所述流体供应单元可进一步包括：脱气元件，其设在所述循环管线上，且将气泡与所述循环的液体有机溶剂分开；所述气泡供应元件可设在在所述循环管线的分支点和所述喷嘴头之间的所述有机溶剂供应线上。

在另一些实施例中，所述流体供应单元可进一步包括：喷嘴臂，其与所述喷嘴头连接，所述气泡供应元件可设在所述喷嘴臂内。

在本发明的其它实施例中，提供了一种清洁基板的方法。

在一些实施例中，所述方法可包括：通过向所述基板提供液体有机溶剂，用带气泡的液体有机溶剂代替残留在所述基板的图案上的纯水。

在其它实施例中，向所述液体有机溶剂提供气泡的方法可包括：通过将所述液体有机溶剂加热到沸点或高于沸点的温度来生成所述气泡。所述有机溶剂可为异丙醇，所述异丙醇被加热到80℃到100℃范围内的温度，该温度为异丙醇的沸点，从而向所述异丙醇提供气泡。

在另一些实施例中，向所述有机溶剂提供气泡的方法可包括：向所述有机溶剂施加超声波。

在另一些实施例中，向所述液体有机溶剂提供气泡的方法可包括：将气体传输到所述防渗膜的外面；通过所述防渗膜的气孔将所述气体注入所述防渗膜；在所述液体有机溶剂里生成所述气泡，所述液体有机溶剂穿过所述防渗膜。所述方法可进一步包括：测量所述液体有机溶剂中的气泡的量，根据测量结果控制注入所述有机溶剂的气体的量。

在其它实施例中，当所述带气泡的有机溶剂在供应槽里循环(circulate)时，清洁所述基板的所述方法可进一步包括将所述气泡与所述有机溶剂分开。

在另一些实施例中，当带气泡的所述液体有机溶剂残留在所述基板的图案上时，清洁所述基板的所述方法可进一步包括：通过将所述带气泡的液体有机溶剂和喷到所述基板上的无气泡的液体有机溶剂进行混合来移除所述气泡。

附图说明

附图用于进一步理解本发明，包含在本发明中且构成本发明的一部分。附图图示了本发明的示例性实施例，并同说明书一起用于解释本发明的原则。在图中：

图1是图示了根据本发明实施例的基板处理设备的顶视图；

图2是图示了图1中的基板清洁设备的剖视图；

图3是根据本发明实施例的有机溶剂供应单元的视图；

图4是图3中有机溶剂供应单元的的改良示例的视图；

图5是图示了通过使用图1中的基板清洁设备来清洁基板的方法的流程图；

图6是通过使用图3中的有机溶剂供应单元，图示液体有机溶剂的循环(circulation)路径的视图；

图7是图示通过使用图3中的有机溶剂供应单元向基板喷洒液体有机溶剂的工艺的视图；

图8是图示使用图7中具有气泡的液体有机溶剂来代替基板上的纯水的工艺的视图；

图9是图示在液体有机溶剂、纯水和气体的三相边界出现漩涡的工艺的视图；

图10是图示通过使用图3中的有机溶剂供应单元向基板喷洒无气泡的液体有机溶剂的工艺的视图；

图11是图示从图10的液体有机溶剂中移除气泡的工艺的视图；

图12是图示根据本发明另一实施例的有机溶剂供应单元的视图；

图13是图示图12中有机溶剂供应单元的改良示例的视图；

图14是图示图12所示超声波施加器的示例的剖视图；

图15是图示沿图14所示A-A′线截取的超声波施加器的剖视图；

图16是图示图14所示超声波施加器的改良示例的视图；

图17是图示沿图16所示B-B′线截取的超声波施加器的剖视图；

图18是图示图12所示超声波施加器的另一示例的剖视图；

图19是图示图18所示超声波供应单元的改良示例的视图；

图20是图示根据本发明另一实施例的有机溶剂供应单元的视图；

图21是图示图20所示有机溶剂供应单元的改良示例的视图；

图22是图示了图20中的气泡供应元件的剖视图；

图23是图示了沿图22所示C-C′线所作的气泡供应元件的剖视图。

具体实施方式

下文将参考附图对本发明的实施例进行详细说明。本发明的实施例可以多种形式进行修改，本发明的范围也不限于下列实施例。这些实施例用于向本领域中的技术人员解释本发明。相应地，为了进行准确说明，夸大了图中元件的形状。

图1是图示了根据本发明实施例的基板处理设备的顶视图；

参照图1，基板处理设施1包括索引模块10和处理模块20。索引模块10包括装载口120和传送框架140。装载口120、传送框架140、和处理模块20按顺序布置在一条线上。在下文中，将装载口120、传送框架140和处理模块20被布置的方向称为第一方向12，在顶视图中与第一方向1垂直的方向称为第二方向14，与包括第一方向12和第二方向14的平面垂直的方向称为第三方向16。

包含基板的载体18坐落在装载口140上。提供有多个装载口120，这些装载口120沿着第二方向14设为一排。根据处理模块20的处理效率和占地面积(footprint)状况，可增加或减少装载口120的数量。多个狭槽(slot)设置在载体18上，这些狭槽用于容纳与地表面水平的基板。可使用前端开口统一片盒(FOUP)作为载体18。

处理模块20包括：传输室240、缓冲单元220和处理室260。传输室240设置为使其长度方向与第一方向12平行。处理室260设置在传输室240的两侧。传输室240一侧上的处理室与传输室240另一侧上的处理室以传输室240作为参照彼此对称。多个处理室260设置在传输室240的一侧。一些处理室260沿着传输室240的纵向进行设置。同时，一些处理室260相互重叠设置。即，处理室260可在传输室240的一侧设置为A×B的矩阵。

在此情况下，A是沿着第一方向12设置成排的处理室260的数量，B是沿着第二方向14设置成排的处理室260的数量。当在传输室240的一侧设置四个或六个处理室260时，处理室260可排列为2×2或3×2的矩阵。可增加或减少处理室260的数量。与上述内容不同，可仅在传输室240的一侧设置处理室260。与上述内容不同，处理室260可在传输室240的一侧或两侧设置为一层。

缓冲单元220设置在传送框架140和传输室240之间。缓冲单元220在处理室260和载体18之间提供了一个空间，基板在传输前停留在该空间中。缓冲单元220包括：狭槽，基板位于该狭槽里，提供有沿着第三方向16分开的多个狭槽。缓冲单元220在与传送框架140相对的平面和与传输室240相对的平面开口。

传送框架140在位于装载口120上的载体18和缓冲单元220之间传输基板。传送框架140包括：索引轨道142和索引机械手144。索引轨道142设置为使其纵向方向与第二方向14平行。索引机械手144安装在索引轨道142上，并沿着索引轨道142在第二方向14上直线移动。索引机械手包括底座144a、本体144b和索引臂144c。底座144a被安装为使其能够沿着索引轨道142移动。本体144b与底座144a连接。本体144b设在底座144a上，可沿着第三方向16移动。并且，本体144b设置为在底座144a上可转动。索引臂144c与本体144b连接，并设置为可相对于本体144b向前和向后移动。设有多个索引臂144c以进行单独操作。索引臂144c在沿着第三方向16相互分离时进行放置(deposited)。一些索引臂144c用于将基板从处理模块20传输到载体18，其他的索引臂144c可用于将基板从载体18传输到处理模块20。这是为了防止在索引机械手144运入和运出基板工艺期间由处理之前基板产生的微粒附着到处理后基板上。

传输室240在缓冲单元220和处理室260之间和在各个处理室260之间传输基板。传输室240包括导轨242和主机械手244。导轨242的设置可使其纵向与第一方向12平行。主机械手244安装在导轨242上并沿着导轨142在第一方向12上直线移动。主机械手244包括底座244a、本体244b和主臂244c。底座244a安装为能够沿着索引轨道242移动。本体244b与底座244a连接。本体244b设在底座244a上，沿着第三方向16可移动。并且，本体244b设置为在底座244a上可转动。主臂244c与本体244b连接，并设置为相对于本体244b向前和向后可移动。提供多个主臂244c以进行单独操作。

在处理室260中，设有对基板执行清洁工艺的基板清洁设备300。基板清洁设备300根据要执行的清洁工艺的类型可具有不同的结构。不同的是，在各个处理室260中的基板清洁设备300可具有相同的结构。可选择地，可依据下面的方法将处理室260分为多组：同一组中的处理室260的基板清洁设备300可以相同，而不同组中的处理室260的基板清洁设备300的结构可各不相同。例如，当处理室260分为两组时，第一组的处理室260可设置在传输室240的一侧，而第二组的处理室260设置在传输室240的另一侧。可选择地，在传输室240的两侧，第一组的处理室260可设置在较下层，第二组的处理室260可设置在较上层。第一组的处理室260和第二组的处理室260可分别根据要使用的化学品的类型或清洁方法的类型进行分类。不同的是，第一组的处理室260和第二组的处理室260可用于依次对基板W执行处理。

下面将描述用化学品清洁基板W的基板清洁设备300的示例。

图2是图示了基板清洁设备300的剖视图。

参照图2，基板清洁设备300包括基板支撑单元310、容器320、提升单元330和流体供应单元3000和3900。

基板支撑单元310在清洁工艺中支撑基板W。基板支撑单元310包括旋转头311、主轴(spindle)312和旋转元件313。

旋转头311设置在容器320的内部空间。旋转头311包括顶面319，基板W放在顶面319上。顶面319设有支撑销315，支撑销315从顶面向上伸出。支撑销315支撑基板W后部的边缘，以从旋转头311的顶面319分开一定间隔。卡盘销(chucking pin)316设在基板的顶面边缘。卡盘销316对基板W的一侧进行支撑，从而当旋转头311旋转时，使基板W不会从准确位置侧向分开。

主轴312与旋转头311的底部中心连接。主轴312是内部为空心的空心轴。主轴312将旋转元件313的旋转力传输到旋转头311。虽然没有详细显示，但旋转元件313大体上可包括：驱动器，比如产生旋转力的发动机；功率输送部件，比如传送带和链条，将驱动器产生的旋转力传输到主轴312。

另一方面，后喷嘴部件317安装在旋转头311上。后喷嘴部件317向基板W的底部喷洒诸如超纯水和氮气的液体。后喷嘴部件317位于旋转头311的中心。

参照图2，容器环绕旋转头311且具有开口的顶部。容器320具有能够分离和收集在工艺中使用到的化学品的构造。这使得所述化学品可重复使用。容器320包括多个收集槽(collecting tank)3210、3220和3230。各个收集槽3210、3220和3230分别收集工艺中使用到的不同种类的化学品。在本实施例中，容器320包括三个收集槽3210、3220和3230，即内收集槽3210、中间收集槽3220和外收集槽3230。

内收集槽321为环形并围绕旋转头311。中间收集槽322为环形并围绕内收集槽321。外收集槽323为环形并围绕中间收集槽322。各个收集槽321、322和323包括进口321a、322a和323a，这些进口分别与容器320内的空间连接。各个进口321a、322a和323a设置为环形并环绕旋转头311。当工艺中使用到的化学品被喷到基板W上时，由于基板W的旋转所引起的离心力，化学品通过进口321a、322a和323a流入收集槽321、322和323。外收集槽323的进口323a垂直地设在中间收集槽322的进口322a上面，中间收集槽322的进口322a垂直地设在内收集槽321的进口321a上面。即，内收集槽321、中间收集槽322和外收集槽323的进口321a、322a和323a被设置使它们的高度各不相同。

内收集槽321、中间收集槽322和外收集槽323与排放管321b、322b、323b以及排气管(vent pipe)329连接，排放管321a、322b、323b排放化学品，排气管329排放包括烟在内的气体。

提升单元330在垂直方向上直线传输容器320。在容器320被垂直地传输时，改变了容器320相对于旋转头311的高度。提升单元330包括支架331、传输轴332和驱动器333。支架331固定在容器320的外壁上，由驱动器333垂直传输的传输轴332固定至支架331并与支架331连接。当基板W位于旋转头311上或从旋转头311处向上提升时，容器320下降以使旋转头311从容器320向上伸出。同时，当执行这些工艺时，根据提供给基板W的化学品的种类，对容器320的高度进行控制以使化学品流入收集槽321、322和323。与上述内容不同，提升单元330可在垂直方向上传输旋转头311。

流体供应单元3000和3900向基板W供应化学品、清洁溶液、有机溶剂和干燥气体，这些都是基板清洁工艺所需要的。根据供应的液体，流体供应单元3000和3900包括化学品供应单元、清洁溶液供应单元、有机溶剂供应单元3000和干燥气体供应单元3900。参照图2，有机溶剂供应单元设置在容器320的一侧，干燥气体供应单元3900设置在容器320的另一侧。可选择地，有机溶剂和干燥气体可由单个供应单元提供。虽然图中未显示，化学品供应单元和清洁溶液供应单元可设在容器一侧的表面上，与有机溶剂供应单元3000和干燥气体供应单元3900一起设在一个室中。

有机溶剂供应单元3000向基板W的顶面喷液体类型有机溶剂来干燥基板W。提供给基板W的液体类型有机溶剂代替在清洁工艺后残留在基板表面上的纯水。之后，通过基板W旋转、干燥气体或加热挥发掉有机溶剂。最初，以提高代替基板表面上残留的纯水的效率的方式将具有气泡时的液体类型有机溶剂提供给基板W。之后，将无气泡的液体类型有机溶剂提供给基板W，以此移除基板W的图案上的气泡。可提供异丙醇作为液体类型有机溶剂。

有机溶剂供应单元3000包括喷嘴元件3010、有机溶剂供应线3020、收集线3030、迂回线3040和气泡供应元件3050。

喷嘴元件3010包括喷嘴头3011、喷嘴臂3012、支撑轴3013和驱动器3014。

支撑轴3013位于容器320的外面。支撑轴3013以使其纵向变为垂直的方式设置。支撑轴3013与驱动器3014连接并由驱动器相对于其中心轴旋转。同时，支撑轴3013由驱动器3014垂直传输。喷嘴臂3012安装在支撑轴3013的顶端。喷嘴臂3012设置成与支撑轴3013垂直。喷嘴头3011具有注射喷嘴3015。注射喷嘴3015与有机溶剂供应线3020连接，且向基板W喷射液体有机溶剂。喷嘴头3011通过支撑轴3013的转动在基板W的中央区域和边缘区域之间摆动。

下面，将描述根据本发明的有机溶剂供应单元3100。图3是图示了有机溶剂供应单元3100的视图。

参照图3，有机溶剂供应单元3100包括喷嘴元件3110、有机溶剂供应线3120、收集线3130、迂回线3140和气泡供应元件3150。

有机溶剂供应线3120将有机溶剂贮槽390和喷嘴头3111相互连接。收集线3130从有机溶剂供应线3120分支，并与有机溶剂贮槽390连接。在下文中，收集线3130从有机溶剂供应线3120分支的点称为分支点P。将储存在有机溶剂贮槽390中的液体有机溶剂通过有机溶剂供应线3120提供给喷嘴头3111，或者通过收集线3130收集到有机溶剂贮槽390。根据示例，有机溶剂供应线3120的一部分可位于喷嘴臂3112上，气泡供应元件3150可位于喷嘴臂3112的内部。可选择地，气泡供应元件3150可位于喷嘴臂3112的外部。

气泡供应元件3150包括加热器3151和控制器3152。根据示例，加热器3151安装在喷嘴头3111和分支点P之间的有机溶剂供应线3120上。加热器3151对液体有机溶剂进行加热，以在液体有机溶剂中产生气泡。控制器3152对加热器3151加热液体有机溶剂的温度进行控制。

根据示例，液体类型有机溶剂可为异丙醇。控制器3152进行控制以将异丙醇加热到80℃到100℃以便在为液体时包含气泡。异丙醇的沸点为80℃，一般在100℃或更高的温度下蒸发。相应地，通过加热来提供包含气泡的液体类型异丙醇，将异丙醇加热到80℃到100℃范围内的温度。

迂回线3140与有机溶剂供应线3120连接。根据示例，迂回线3140在气泡供应元件3150的上流处从有机溶剂供应线3120上分支，并且在气泡供应元件3150的下流处与有机溶剂供应线3120连接。迂回线3140允许液体有机溶剂绕着气泡供应元件3150迂回，并将其供应给喷嘴头3111。根据示例，在开始干燥的时候，液体有机溶剂可穿过加热器3151，然后在有气泡时可被供应给基板W。在干燥的后期，液体有机溶剂可绕着加热器3151迂回，并在不含气泡时被供应给基板W。当没有提供迂回线3140时，要提供不含气泡的有机溶剂，就必须等到加热器3151的温度降到特定的度数或者更低，或是另外再设一个有机溶剂供应单元。然而，在本实施例中，因为液体有机溶剂可穿过迂回线3140并在不含气泡时直接被提供给喷嘴头3111，因此在没有有机溶剂供应单元的情况下，减少处理时间是可能的。

液体有机溶剂代替残留在基板W上的纯水。因为液体有机溶剂相比纯水有更好的挥发性，很容易从基板W上移除。然而，因为极性纯水不能很好地与非极性液体有机溶剂混合，替代并不容易。

图4是有机溶剂供应单元3100的改良示例的视图；

参照图4，有机溶剂供应单元3200的气泡供应元件3250设置在收集线3230的分支点P和有机溶剂贮槽390之间的有机溶剂供应线3220上。在此情况下，有机溶剂供应单元3200进一步包括脱气(degasification)元件3290。脱气元件3290设置在收集线3230上。当液体有机溶剂穿过气泡供应元件3250时便在气泡供应元件3250中产生气泡。当液体有机溶剂没有喷到基板W上时，液体有机溶剂通过收集线3230传输并在脱气元件3290上被脱气。

在上述内容中，迂回线3140和3240以及收集线3130和3230与有机溶剂供应线3120和3220连接。然而，可不设迂回线3140和3240以及收集线3130和3230中的至少一个。

下文将对使用根据本发明实施例的基板清洁设备清洁基板的方法进行说明。

清洁基板的方法可通过使用与根据本发明实施例的基板清洁设备所执行的相同或相似功能的另一基板清洁设备来实现。

图5是图示了通过使用图1的基板清洁设备300来清洁基板的方法的流程图；

参照图5，该方法包括：蚀刻工艺，其通过使用化学品选择性地移除薄膜来形成电路图案；冲洗工艺，其使用纯水移除化学品；干燥工艺，其使用有机溶剂干燥残留在基板上的纯水。根据本发明实施例的基板干燥方法包括用含有气泡的液体有机溶剂代替残留在基板上的纯水。之后，基板上含有气泡的液体有机溶剂被不含气泡的液体有机溶剂代替。不含气泡的液体有机溶剂从基板上挥发掉。在此情况下，为使液体有机溶剂易于挥发，可对基板进行旋转或加热，或向基板提供非挥发性气体。

下文将参考附图6至11对执行干燥的工艺进行说明。当对基板执行干燥工艺时，液体有机溶剂没有提供给喷嘴头，而是进行循环。

图6是使用图3中的有机溶剂供应单元3100的液体有机溶剂的循环路径的视图。

参照图6，当对基板执行清洁工艺时，在有溶剂供应单元3100中，将有机溶剂供应线3120上的阀门3122和迂回线3140上的阀门3141关闭，循环路径3130上的阀门打开。在此情况下，液体有机溶剂不会喷到基板上。由此，液体有机溶剂不会传输到喷嘴头3111，而是收集到有机溶剂贮槽390。

图7是通过使用图3中的有机溶剂供应单元3100向基板喷洒液体有机溶剂50的工艺的视图；

参照图7，在有机溶剂供应单元3100中，当纯水在执行清洁工艺后残留在基板上时，有机溶剂供应线3120上的阀门3122打开，循环路径3130上的阀门3131和迂回线3140上的阀门3141关闭。液体有机溶剂50通过有机溶剂供应线3120传输到加热器3151。当穿过加热器3151时，将液体有机溶剂50加热到高于沸点的温度。在加热的液体有机溶剂50中产生气泡70。将含有气泡70的液体有机溶剂50通过有机溶剂供应线3120传输到喷嘴头3111，并从注射喷嘴3115喷到基板上。

图8是用图7中的具有气泡70的液体有机溶剂50来代替基板上的纯水的工艺的视图。

参照图8，包含有气泡70、被喷到基板W上的液体有机溶剂50与残留在基板W上的纯水60接触。在此情况下，将液体有机溶剂50中包含有的气泡70与液体有机溶剂50一起被传输到纯水中。在本工艺中，气泡70和液体有机溶剂50与纯水60接触。在其接触面上，产生了液体有机溶剂50、纯水60和气体的三相边界80。在基板W上，当液体有机溶剂50和纯水60相互接触时，可为液体有机溶剂50中包含有的各个气泡70产生多个三相边界80。在三相边界80处出现了漩涡90。由于漩涡90，液体有机溶剂50和纯水60之间的代替就容易执行。

图9是图示在液体有机溶剂50、纯水60和气体的三相边界处出现漩涡90的工艺的视图。

参照图9，漩涡90出现在液体50、纯水60和气体70的各个三相边界80处。这是因为液体有机溶剂50、纯水60和气体70的表面张力各不相同。漩涡90促进了液体有机溶剂50和纯水60之间的运动，因此液体有机溶剂50和纯水60之间的替代就容易执行。

液体有机溶剂50代替残留在基板上的纯水60。代替纯水60并残留在基板上的液体有机溶剂50比纯水60具有更好的挥发性，更容易从基板上挥发掉。然而，极性纯水60和非极性液体有机溶剂50不能很好地混合。同时，由于残留在基板上的纯水60表面上的气体，替代便易于执行。然而，当图案内仅残留有纯水60时，因为没有气体，不能很好地进行所述替代。相应地，纯水60和液体有机溶剂50之间替代的时间增加了，液体有机溶剂的的消耗量也很大。

在本实施例中，由于在液体有机溶剂50、纯水60和纯水60中的气体70的三相边界80处出现的漩涡90，很容易进行纯水60和液体有机溶剂50之间的替换。由于这个原因，替代所需的时间减少，从而也减少了干燥基板的时间。同样，也可减少用于干燥基板的液体有机溶剂50的量。这样，就提高了干燥基板的效率。

下面，将不含气泡的液体有机溶剂从喷嘴头处供应给基板。图10是图示通过使用图3中的有机溶剂供应单元3100向基板喷射不含气泡的液体有机溶剂的工艺的视图。图11是图示从图10中的液体有机溶剂中移除气泡的工艺的视图。

参照图10和11，当含有气泡70的液体有机溶剂50残留在基板W上时，将有机溶剂供应线3120上的阀门3122和收集线3130上的阀门3131关闭，将迂回线3140上的阀门3141打开。液体有机溶剂50通过迂回线3140传输到喷嘴头3111的注射喷嘴3115。将不含气泡70的液体有机溶剂50从注射喷嘴3115喷到基板W的顶部。将不含气泡70的液体有机溶剂50喷到基板上，使得残留在基板W上的含有气泡70的液体有机溶剂50被排放到基板W的外面。当含有气泡70的液体有机溶剂50残留在基板W上时，在基板W顶部的图案p之间可能会爆裂(burst)气泡70，那么就可能损坏图案p。然而，在本实施例中，从基板W上的液体有机溶剂50中移除气泡70，从而防止损坏图案p。

在上述实施例中，迂回线3140和收集线3130与有机溶剂供应线3120连接。然而，可不设迂回线3140和收集线3130中的至少一个。

同样，可不执行图10和11中提供不含气泡的液体有机溶剂的操作。

下面将对根据本发明另一实施例的有机溶剂供应单元3300进行说明。图12是图示了有机溶剂供应单元3300的视图。

参照图12，有机溶剂供应单元3300包括喷嘴元件3310、有机溶剂供应线3320、收集线3330和气泡供应元件3150。

喷嘴元件3310、有机溶剂供应线3320和收集线3330可与喷嘴元件3110、有机溶剂供应线3120和收集线3130具有相似的结构。

气泡供应元件3350包括：超声波施加器3351、气泡量测量仪3352和控制器3353。超声波施加器3351设在有机溶剂供应线3320上。超声波施加器3351向液体有机溶剂施加超声波以在液体有机溶剂中产生气泡。气泡量测量仪3352设在有机溶剂供应线3320上的超声波施加器3351和喷嘴头3311之间。气泡量测量仪3352测量液体有机溶剂中的气泡的量，并将气泡的量的测量值提供给控制器3353。控制器3353从气泡量测量仪3352接受测量值并根据测量值控制超声波施加器3351产生超声波的频率。这样，就可以控制液体有机溶剂中产生的气泡的量。根据示例，控制器3353将超声波施加器3351施加的频率控制在1至2MHz之间。当通过施加频率在1至2MHz之间的超声波来供应液体有机溶剂中产生的气泡时，液体有机溶剂和纯水之间的替代最有效。

图13是有机溶剂供应单元3300的改良示例的视图。

参照图13，有机溶剂供应单元3400的气泡供应元件3450设在收集线3430的分支点P和有机溶剂贮槽390之间。在此情况下，有机溶剂供应单元3400进一步包括脱气元件3490。脱气元件3490设在收集线3430上。当液体有机溶剂穿过气泡供应元件3450时，便在气泡供应元件345中产生了气泡。当液体有机溶剂没有喷到基板W上时，将液体有机溶剂通过收集线3430传输并在脱气元件3490上被脱气。

在上述内容中，收集线3430与有机溶剂供应线3420连接。然而，可选择地，可不提供收集线3430。

图14是图示了根据本发明实施例的超声波施加器3460的剖视图。图15是图示了沿图14中A-A′线截取的超声波施加器3460的剖视图。

参照图14和15，超声波施加器3460包括本体3461、振动器3462和发生器3463。本体3461的形状呈中空圆柱形。本体3461的位置环绕着有机溶剂供应线3420的一部分。本体3461的内壁设置为与有机溶剂供应线3420接触。可选择地，本体3461的形状可为曲板状。振动器3462位于形成本体3461的壁内。振动器3462与发生器3463电气连接。发生器3463向振动器3462施加超声波。根据本示例，振动器3462可与有机溶剂供应线3420分开，振动器3462的振动可通过本体3461传输到有机溶剂供应线3420。在此情况下，在流经有机溶剂供应线3420的液体有机溶剂中产生了气泡。

图16是图14中的超声波施加器3460的改良示例的视图。图17是图示了沿图16中B-B′线截取的超声波施加器3470的剖视图。

参照图16和17，超声波施加器3470包括本体3471、振动器3472和发生器3473。本体3471的形状呈中空圆柱形。本体3471的位置环绕着有机溶剂供应线3420的一部分。本体3471的内壁设为与有机溶剂供应线3420接触可选择地，本体3471的形状可为曲板状。振动器3472位于形成本体3471的壁中。振动器3472用于当其与有机溶剂供应线3420直接接触时向有机溶剂供应线3420提供振动。

图18是图示了图12中的超声波施加器的另一示例的剖视图。

参照图18，超声波施加器3480包括容器3482、振动器3483和发生器3484。容器3482由流体介质3481填充。有机溶剂供应线3420设为穿过容器3482中的流体介质3481。振动器3483与发生器3484连接，并浸在流体介质3481中。当发生器3484向振动器3483施加超声波时，振动器3483将所施加的超声波转换为振动，并将振动传输到容器3482中的流体介质3481。受施加振动的流体介质3481将振动传输到浸在流体介质3481中的有机溶剂供应线3420的一部分，振动就在液体有机溶剂中产生了气泡。流体介质3481可为水。

图19是图18所示超声波施加器3480的改良示例的视图。

参照图19，超声波施加器3490包括容器3492、振动器3493和发生器3494。可增加浸在容器3492内流体介质3491中的有机溶剂供应线3420的长度。在此情况下，增加了有机溶剂供应线3420与流体介质3491接触的面积，从而有效地在液体有机溶剂里产生了气泡。

下文将使用图12中的有机溶剂供应单元330对根据本发明另一个实施例的清洁基板的方法进行说明。

参照图12，当在基板上执行清洁工艺时，通过有机溶剂供应线3220从有机溶剂贮槽390传输液体有机溶剂。当有机溶剂供应线3320上的阀门3322关闭时，液体有机溶剂不会喷到基板上。由此，液体有机溶剂就不会流过气泡供应元件3350，也不会传输到喷嘴头3311，而是在有机溶剂供应单元3300中循环。在此情况下，液体有机溶剂在不含气泡时循环。在此情况下，当收集线3330上的阀门3331打开时，液体有机溶通过收集线3330传输到有机溶剂贮槽390。

当在清洁工艺后，纯水残留在基板上时，有机溶剂供应线3320上的阀门3322打开，收集线3330上的阀门3331关闭，液体有机溶剂通过有机溶剂供应线3320利用超声波传输到气泡供应元件3350。当利用超声波穿过气泡供应元件3350时，液体有机溶剂接收到超声波。由于接收到的超声波，在液体有机溶剂中产生了气泡。下面将详细说明通过施加超声波在液体有机溶剂中产生气泡的方法。根据液体有机溶剂中产生的气泡量，利用控制超声波频率的方法，对施加的超声波进行控制。通过有机溶剂供应线3320将含有气泡的液体有机溶剂传输到喷嘴头3311，并喷到基板上。

喷到基板上的带气泡的液体有机溶剂代替残留在基板上的纯水。代替工艺的执行方法与根据本发明实施例的清洁基板的执行方法相同，详细说明将省略。

在通过使用超声波来在液体有机溶剂里产生气泡的方法中，有一种直接将超声波施加到液体有机溶剂的方法和一种通过使用流体介质施加超声波的方法。作为示例，参照图14和15，在直接施加超声波的方法中，通过使用振动器3462将超声波施加到有机溶剂供应线3420上。将施加到振动器3462上的超声波转换为振动，以便施加到有机溶剂供应线3420上。由于施加的振动，在液体有机溶剂中产生了气泡。

作为另一示例，参照图18，将超声波施加到流体介质3481上。将有机溶剂供应线3420的部分浸在超声波施加的流体介质3481中。将施加到流体介质中的超声波又施加到有机溶剂供应线3420上。由于接受到的超声波，在液体有机溶剂中产生了气泡。

下面，不含气泡的液体有机溶剂从喷嘴头提供给基板。参照图12，当含有气泡的液体有机溶剂残留在基板上时，将有机溶剂供应线3320上的阀门3322打开，将收集线3330上的阀门3331关闭。通过有机溶剂供应线3320，使用超声波将液体有机溶剂传输到气泡供应元件3350。气泡供应元件3350由控制器3353控制以不向液体有机溶剂施加超声波。将通过气泡供应元件3350的液体有机溶剂传输到喷嘴头3311，并在不含气泡时喷到基板上。

不含气泡的液体有机溶剂与残留在基板上的含有气泡的液体有机溶剂混合，从而移除气泡。

在根据上述本实施例的方法中，收集线3330与有机溶剂供应线3320连接。然而，可选择地，可不设收集线3330。

同样，也可不设提供不含气泡的液体有机溶剂的操作。

下面将对根据本发明其它实施例的有机溶剂供应单元3500进行说明。图20是图示根据本发明其它实施例的有机溶剂供应单元3500的视图。

参照图20，有机溶剂供应单元3500包括喷嘴元件3510、有机溶剂供应线3520、收集线3530和气泡供应元件3550。

喷嘴元件3510、有机溶剂供应线3520和收集线3530可与喷嘴元件3110、有机溶剂供应线3120和收集线3130具有相似的结构。

气泡供应元件3350包括防渗膜(membrane line)3551、壳体3552、气体供应线3553、气泡量测量仪3556和控制器3557。防渗膜3551设在有机溶剂供应线3520上并被壳体3552环绕。气孔3554在防渗膜3551上形成，通过气孔，气体可从防渗膜3551的外部传输到其内部。然而，液体不会穿过防渗膜3551。壳体3552设在有机溶剂供应线上，环绕防渗膜3551，并与气体供应线3553连接。气体供应线3553与壳体3552连接，液体控制阀3559设在气体供应线3553上。气体供应线3553将气体传输到防渗膜3351和壳体3552之间的空间3555。防渗膜3551与壳体3552分开，以便提供具有特定面积的空间3555。通过气体供应线3553提供的气体在此空间3555内流动。气泡量测量仪3556设在防渗膜3551和喷嘴头3511之间的有机溶剂供应线3551上。气泡量测量仪3556将测量的液体有机溶剂中的气泡量传输至控制器3557。基于气泡量测量仪3556的测量结果，控制器3557通过使用气体供应线3553上的阀门3559来控制气流量。作为示例，气体可以是作为惰性气体的氮气。

图21是图20所示有机溶剂供应单元3500的改良示例的视图。

参照图21，有机溶剂供应单元3600的气泡供应元件3650设在收集线3630的分支点P和有机溶剂贮槽390之间的有机溶剂供应线3620上。在此情况下，有机溶剂供应单元3600进一步包括脱气元件3690。脱气元件3690设在收集线3630上。当液体有机溶剂穿过气泡供应元件3650时，便在气泡供应元件3650中产生了气泡。当液体有机溶剂没有喷到基板W上时，液体有机溶剂通过收集线3630进行传输并在脱气元件3690上被脱气。

在上述内容中，收集线3630与有机溶剂供应线3620连接。然而，可选择地，可不提供收集线3630。

下文将使用有机溶剂供应单元3500对根据本发明另一实施例的清洁基板的方法进行说明。

参照图20，当在基板上执行清洁工艺时，通过有机溶剂供应线3520从有机溶剂贮槽390传输液体有机溶剂。当有机溶剂供应线3520上的阀门3522关闭时，液体有机溶剂不会喷到基板上。

由此，液体有机溶剂就不会经过气泡供应元件3550，也不会传输到喷嘴头3511，而是在有机溶剂供应单元3500中循环。在此情况下，液体有机溶剂在不含气泡时循环。在此情况下，当收集线3530上的阀门3531打开时，液体有机溶液通过收集线3530传输到有机溶剂贮槽390。

当纯水残留在基板的图案上时，有机溶剂供应线3520上的阀门3522打开，收集线3530上的阀门3531关闭。在此情况下，液体有机溶剂通过有机溶剂供应线3520传输到气泡供应元件3550。当液体有机溶剂穿过气泡供应元件3520时，便在其内产生了气泡。将通过气泡供应元件3550的液体有机溶剂传输到喷嘴头3511，并在不含气泡时喷到基板上。下面将对通过气泡供应元件3550产生气泡的方法进行详细说明。

图22是图示了气泡供应元件3550的剖视图。图23是图示了沿图22所示C-C′线截取的气泡供应元件3550的剖视图。

参照图22和23，将通过气泡供应元件3550提供的并穿过气体供应线3553的气体提供给位于壳体3552和防渗膜3551之间的空间3555。由于防渗膜3551内部和外部的压力不同，提供给空间3555的气体通过防渗膜3551的气孔3554从防渗膜3551的外部传输到其内部。从防渗膜3551外部注入到其内部的气体通过防渗膜3551流入液体有机溶剂中，从而在液体有机溶剂中产生气泡。控制器3557控制流入壳体3552和防渗膜3551之间的空间3555的气体量。通过这样，就控制了在液体有机溶剂中产生的气泡量。

喷在基板上的带气泡的液体有机溶剂代替残留在基板上的纯水。代替工艺的执行方法与根据本发明实施例来进行的清洁基板的执行方法相同，其详细说明将省略。

当带气泡的液体有机溶剂残留在基板上时，有机溶剂供应线3520的阀门3522打开，收集线3530的阀门3531关闭。液体有机溶剂通过有机溶剂供应线3520传输到气泡供应元件3550。控制气泡供应元件3550以使气体不流入壳体3552和防渗膜3551之间的空间3555。将穿过气泡供应元件3550的液体有机溶剂传输到喷嘴头3511并在不含气泡时喷到基板上。

被喷到基板上不含气泡的液体有机溶剂与残留在基板上的含有气泡的液体有机溶剂混合，以此来移除气泡。脱气工艺的执行方法与清洁基板的执行方法相同，清洁基板是根据本发明的实施例来进行的，其详细说明省略。

在根据上述本实施例的方法中，收集线3530与有机溶剂供应线3520连接。然而，可选择地，可不设收集线3530。

同样，也可不设提供不含气泡的液体有机溶剂的操作。

在上述内容中，有机溶剂供应单元包括加热器、超声波施加器和气泡供应元件里的防渗膜中的其中一个。不同的是，有机溶剂供应单元可包括加热器、超声波施加器和气泡供应元件里的防渗膜中的至少两个。

根据本实施例，可提高设备的干燥效率和清洁基板的方法。

同样，根据本实施例，由于有机溶剂里包含气泡，有机溶剂可容易地代替纯水，因此节约用于干燥基板的液体有机溶剂。

本发明的效果不限于上述内容，本领域中的技术人员将从本说明书和附图中清楚地明白上面没有提到的效果。

上面所述主题是示例性的，而不是限制性的，所附权利要求书旨在包含一切类似调整、改进和其他符合本发明实际精神和范围的实施例。因此，在法律允许的最大程度下，本发明的范围由以下权利要求书及其等同物的最广可能解释来限定，不局限于上述详细说明。

Claims (24)

1.一种基板清洁设备，包括：

基板支撑单元，其用于支撑基板；

容器，其环绕所述基板支撑单元且从所述基板收集洒出的有机溶剂；

流体供应单元，其设在所述容器的一侧并向所述基板喷洒带气泡的液体有机溶剂。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述流体供应单元包括：

喷嘴头，其向所述基板喷射所述有机溶剂；

有机溶剂供应线，其从有机溶剂贮槽向所述喷嘴头提供所述有机溶剂；以及

气泡供应元件，其设在所述有机溶剂供应线上并向所述液体有机溶剂提供气泡。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述气泡供应元件包括：

加热器，其设在所述有机溶剂供应线上并加热所述液体有机溶剂；

控制器，其控制所述加热器的温度，

其中，所述控制器控制所述加热器将所述液体有机溶剂加热到沸点或高于沸点的温度。

4.如权利要求3所述的设备，其中，所述流体供应单元进一步包括：迂回线，其设在所述有机溶剂供应线上，围着所述加热器进行迂回。

5.如权利要求3所述的设备，其中，异丙醇被提供为所述有机溶剂，

其中，所述控制器控制所述加热器以将所述异丙醇加热到在80℃和100℃范围内的温度。

6.如权利要求2所述的设备，其中，所述气泡供应元件包括：超声波施加器，其向流经所述有机溶剂供应线的所述液体有机溶剂施加超声波。

7.如权利要求6所述的设备，其中，所述超声波施加器包括：

振动装置，其设在所述有机溶剂供应线上；以及

发生器，其向所述振动装置提供所述超声波。

8.如权利要求7所述的设备，其中，所述超声波施加器进一步包括：

气泡量测量仪，其设在所述振动装置和所述喷嘴头之间，用于测量所述液体有机溶剂中包含的气泡的量；

控制器，其控制施加到所述振动装置上的所述超声波的频率。

9.如权利要求8所述的设备，其中，所述振动装置包括：

本体，其与所述有机溶剂供应线接触并环绕所述有机溶剂供应线；以及

振动器，其设在所述本体内，接受所述超声波并将所接受的超声波施加到所述有机溶剂供应线上。

10.如权利要求6所述的设备，其中，所述超声波施加器包括：

装满流体介质的容器；

振动器，其将振动施加到所述容器里的所述流体介质；以及

发生器，其将超声波施加到所述振动器，

其中，所述有机溶剂供应线的一部分被浸在所述容器里的所述流体介质中。

11.如权利要求2所述的设备，其中，所述气泡供应元件包括：

与所述有机溶剂供应线连接的防渗膜，所述液体有机溶剂在所述有机溶剂供应线内流动，所述防渗膜由气孔形成；

壳体，其环绕所述防渗膜；以及

气体供应线，其为所述防渗膜和所述壳体之间的空间提供气体，

其中，提供到所述空间的所述气体通过所述气孔注入所述防渗膜中，从而向所述液体有机溶剂提供气泡。

12.如权利要求11所述的设备，其中，所述气泡供应元件进一步包括：

气泡量测量仪，其测量所述液体有机溶剂中包含的气泡的量；

流量控制阀，其安装在所述气体供应线上且对提供给所述空间的所述气体的流量进行控制；以及

控制器，其根据所述气泡量测量仪测量的结果控制所述流量控制阀。

13.如权利要求2至12中任一项所述的设备，其中，所述流体供应单元进一步包括：循环管线，其从所述有机溶剂供应线上分支并与所述有机溶剂贮槽连接，将所述液体有机溶剂传输到所述有机溶剂贮槽。

14.如权利要求13所述的设备，其中，所述气泡供应元件设在所述循环管线的分支点和所述喷嘴头之间的所述有机溶剂供应线上。

15.如权利要求14所述的设备，其中，所述流体供应单元进一步包括：脱气元件，其设在所述循环管线上，且将气泡与所述循环的液体有机溶剂分开，以及

其中，所述气泡供应元件设在所述循环管线的分支点和所述喷嘴头之间的所述有机溶剂供应线上。

16.如权利要求13所述的设备，其中，所述流体供应单元进一步包括与所述喷嘴头连接的喷嘴臂，以及

其中，所述气泡供应元件设在所述喷嘴臂内。

17.一种清洁基板的方法，包括：通过向所述基板提供液体有机溶剂，用带气泡的液体有机溶剂代替残留在所述基板的图案上的纯水。

18.如权利要求17所述的方法，其中，向所述液体有机溶剂提供气泡的方法包括：通过将所述液体有机溶剂加热到沸点或高于沸点的温度来生成所述气泡。

19.如权利要求18所述的方法，其中，所述有机溶剂为异丙醇，以及

其中，所述异丙醇被加热到80℃到100℃范围内的温度，该温度为所述异丙醇的沸点，从而向所述异丙醇提供气泡。

20.如权利要求17所述的方法，其中，向所述有机溶剂提供气泡的方法包括：向所述有机溶剂施加超声波。

21.如权利要求17所述的方法，其中，向所述液体有机溶剂提供气泡的方法包括：

将气体传输到防渗膜的外部；

通过所述防渗膜的气孔将所述气体注入所述防渗膜；以及

在所述液体有机溶剂中生成气泡，所述液体有机溶剂穿过所述防渗膜。

22.如权利要求21所述的方法，进一步包括：

测量所述液体有机溶剂中的气泡的量；以及

根据所述测量的结果控制注入所述有机溶剂里的气体的量。

23.如权利要求17至22中任一项所述的方法，进一步包括：当所述带气泡的有机溶剂在供应槽里循环时，将所述气泡与所述有机溶剂分开。

24.如权利要求23所述的方法，进一步包括：当所述带气泡的液体有机溶剂残留在所述基板的图案上时，通过将所述带气泡的液体有机溶剂与喷射到所述基板上无气泡的液体有机溶剂进行混合，来移除所述气泡。

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