CN103681236A - 基板处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基板处理方法。该基板处理方法可以包括：使用化学溶液处理基板；在使用所述化学溶液处理所述基板后，使用纯水冲洗所述基板；以及使用有机溶剂处理所述基板，其中，所述基板处理方法进一步包括在所述化学溶液处理和所述有机溶液处理之间用疏水膜涂覆所述基板。

Description

基板处理方法

技术领域

公开于此的本发明涉及一种用于制造半导体基板的方法，尤其涉及一种基板处理方法。

背景技术

通常来说，通过在诸如硅片的基板上执行诸如照相处理、刻蚀处理、离子注入处理以及沉积处理的多种处理来制造半导体器件。

而且，在执行每种处理的同时，执行用于除去附着在基板上的不同污染物的清洗处理。清洗处理包括：通过使用化学品除去附着在基板上的污染物的化学处理过程；通过使用纯水去除剩余在基板上的化学品的湿清洗处理；以及通过供给干流体（dry fluid）干燥剩余在基板表面上的纯水的干燥处理。

在过去，通过将加热的氮气供给剩余有纯水的基板上来执行干燥处理。然而，当形成在基板上的每个图案的线宽减小和每个图案的高宽比增加时，难于去除存在于图案之间的纯水。目前，可以用诸如具有比纯水高的挥发性和低的表面张力的异丙醇的液体有机溶剂来代替纯水，并且而后可以供给加热的氮气以干燥基板。

发明内容

本发明提供了一种能够提高在基板上的干燥效率的基板处理方法。

本发明还提供了一种防止基板上的图案在基板处理过程期间倾斜的基板处理方法。

本发明的特征并不限于前述内容，而对于本领域的技术人员来说，根据该说明书和附图可以清楚理解未在此描述的其它特征。

本发明的实施例提供了基板处理方法，其包括：通过使用化学溶液处理基板；通过使用化学溶液处理基板后，通过使用纯水冲洗基板；以及通过使用有机溶剂处理基板，其中，该基板处理方法进一步包括在化学溶液处理和有机溶液处理之间用疏水膜涂覆基板。

在一些实施例中，在冲洗基板之后，执行用疏水膜涂覆基板。

在其它实施例中，基板处理方法可以进一步包括在冲洗基板和使用疏水膜涂覆基板之间，将有机溶剂供给到基板上以用有机溶剂替代在基板上的纯水。

仍在其它实施例中，有机溶剂可以包括异丙醇（IPA）。

还在其它实施例中，使用疏水膜涂覆所述基板包括将包含与在基板上的图案表面上的硅（Si）反应的基于硅氧烷的疏水化合物的水溶性涂层溶液提供到所述基板上。

还在其它实施例中，使用疏水膜涂覆基板包括将有机涂层溶液提供到所述基板上，所述有机涂层溶液是将与在基板上的图案表面上的硅（Si）反应的基于硅氧烷的疏水化合物与有机溶剂混合。

在进一步的实施例中，该基板处理方法可以进一步包括在干燥基板后除去疏水膜。

附图说明

附图用以提供对本发明的进一步理解，并且将这些附图并入说明书中且构成该说明书的一部分。附图图示说明了本发明的示例性实施例，其并连同附图说明一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是根据实施例的基板处理装置的平面图；

图2是示出根据实施例的图1的基板清洗装置的横截面视图；

图3是示出使用图1的基板处理装置的基板处理方法的流程图；以及

图4是示出使用图1的基板处理装置的基板处理方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的优选实施例进行更加详细地描述。然而，本发明可以不同形式体现并且不应构造成对在本文中阐述的实施例的限制。当然，提供这些实施例以使得对于本领域的技术人员来说，此公开将是全面的、完整的并且将充分地表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见，放大了元件的形状。

图1是根据实施例的基板处理装置的平面图。

参照图1，基板处理装置1包括分度器（index）模块10和过程处理模块20。分度器模块10包括装载端口120和转移框架140。将装载端口120、转移框架140和过程处理模块20连续地布置成一直线。在下文中，装载端口120、转移框架140和过程处理模块20的布置方向被称为第一方向12。而且，当从上侧观看时，垂直于第一方向12的方向称为第二方向14，并且垂直于与第一方向12和第二方向14平行的平面的方向称为第三方向16。

容纳有基板的载体18位于装载端口120上。设有多个装载端口120。将多个装载端口120沿第二方向14布置成一直线。装载端口120的数量可以根据过程处理模块20的处理效率和表面区域（foot print）情况增加或者减少。将用于容纳处于将基板布置成与地面平行的状态下的基板的多个狭槽限定于载体18中。前开式晶圆盒（FOUP）可以用作载体18。

过程处理模块20包括转移腔室240、缓冲单元220、第一处理腔室260和第二处理腔室280。转移腔室240具有平行于第一方向12的长度方向。将第一处理腔室260和第二处理腔室280分别布置在转移腔室240的两侧上。第一处理腔室260和第二处理腔室280可以在转移腔室240的一侧或另一侧上相对于转移腔室240彼此对称。将多个第一处理腔室260布置在转移腔室240的一侧。将一些第一处理腔室260沿转移腔室240的长度方向布置。而且，将一些第一处理腔室260彼此层叠。也就是说，第一处理腔室260可以以A×B阵列布置在转移腔室240的一侧。在此，参考符号“A”表示沿第一方向12布置成一直线的第一处理腔室260的数量，并且参考符号“B”表示沿第二方向14布置成一直线的第一处理腔室260的数量。当将4个或6个第一处理腔室260布置在转移腔室240的一侧上时，第一处理腔室260可以布置成2×2或3×2阵列。第一处理腔室260的数量可以增加或减少。而且，同第一处理腔室260一样，第二处理腔室280可以布置成M×N（其中M和N中的每一个都是大于或等于1的自然数）。在此，自然数M和N可以分别等于处理腔室的数量A和B。可选地，可以将所有的第一处理腔室260和第二处理腔室280仅布置在转移腔室240的一侧。可选地，可以单层结构将第一处理腔室260和第二处理腔室280分别布置在转移腔室240的一侧和另一侧上。选择性地，可以将第一处理腔室260和第二处理腔室280彼此层叠在转移腔室的一侧或另一侧上。而且，可以将第一处理腔室260和第二处理腔室280设置在不同位置处。

将缓冲单元220布置在转移框架140和转移腔室240之间。缓冲单元220提供在将基板承载于处理腔室260和载体18之间之前该基板停留的空间。缓冲单元220包括将基板放置于其中的狭槽。可以设有多个狭槽，并且多个狭槽可以沿第三方向16彼此隔开。可以将面向转移框架140的缓冲单元220的表面和面向转移腔室240的缓冲单元220的表面打开。

转移框架140承载位于装载端口120上的载体18和缓冲单元220之间的基板。将分度器轨道142和分度器机械手144布置在转移框架140上。分度器轨道142具有平行于第二方向14的长度方向。将分度器机械手144布置在分度器轨道142上以沿分度器轨道142在第二方向14上线性移动。分度器机械手144包括基部144a、主体144b和分度器臂144c。将基部144a布置成沿分度器轨道142可移动。主体144b联接至基部144a。将主体144b布置成在基部144a上沿第三方向16可移动。此外，将主体144b可旋转地布置在基部144a上。分度器臂144c连接至主体144b。此外，分度器臂144c可以相对于主体144b在向前和向后的方向上移动。设有多个分度器臂以使分度器臂相对于彼此被单独地驱动。可以将分度器臂144c层叠成处于使其沿第三方向16彼此隔开的状态。一些分度器臂144c可以用于将基板从过程处理模块20承载到载体18中，而另外一些分度器臂144c可以用于将基板从载体18承载到过程处理模块20中。从而，它可以防止在分度器臂144c装载和卸载基板的同时从待处理的基板产生的颗粒附接至已处理的基板。

转移腔室240承载在缓冲单元220和处理腔室260之间以及在处理腔室260之间的基板。将导轨242和主机械手244布置在转移腔室240中。导轨242具有平行于第一方向12的长度方向。将主机械手500布置在导轨242上以沿导轨242在第一方向12上线性移动。主机械手244包括基部244a、主体244b和主臂244c。将基部244a布置成沿导轨242可移动。主体244b联接至基部244a。将主体244b布置成在基部244a上沿第三方向16可移动。此外，将主体244b可旋转地布置在基部244a上。主臂244c联接至主体244b上。此外，主臂244c可以相对于主体244b在向前和向后的方向上移动。可以设有多个主臂244c。多个主臂244c相对于彼此可以被单独地驱动。可以将主臂244c彼此层叠成处于使主臂244c沿第三方向16彼此隔开的状态。

将用于执行在基板上的清洗处理的基板清洗装置300分别布置在处理腔室260内。基板清洗装置300可以根据所执行的清洗处理的类型而具有不同的结构。可选地，分别布置在处理腔室260内的基板清洗装置300可以具有相同的结构。选择性地，可将处理腔室260分成多个组。在属于相同组的处理腔室260内的基板清洗装置300可以是相同的结构。另一方面，在彼此属于不同的组的处理腔室280内的基板清洗装置400可以具有彼此不同的结构。例如，当将处理腔室260分为两个组时，可以将第一组的处理腔室260布置在转移腔室240的一侧并且可以将第二组的处理腔室280布置在转移腔室240的另一侧。可选地，可以将第一组的处理腔室260布置在转移腔室240两侧的下层上，并且可以将第二组的处理腔室280布置在转移腔室240两侧的上层上。第一组的处理腔室260与第二组的处理腔室280可以根据化学品的种类和清洗方法的类型而相互区别。另一方面，第一组的处理腔室260和第二组的处理腔室280可以设置为在一基板W上连续地执行处理。

在下文中，将描述通过使用处理溶液用于清洗基板的基板清洗装置的实例。

图2是示出根据实施例的图1的基板清洗装置的横截面视图。

图2是示意性地示出用于在图1的第一处理腔室中清洗基板的基板清洗装置的横截面视图。参照图2，基板清洗装置300包括容器320、旋转头340、提升单元360和喷射单元380。容器320提供在其中执行基板清洗处理的空间并且具有敞开的上部。容器320包括内部回收箱322、中间回收箱324和外部回收箱326。每个回收箱322、324和326回收用于该处理的处理溶液的不同处理溶液。内部回收箱322具有围绕旋转头340的圆环形状，中间回收箱324具有围绕内部回收箱322的圆环形状，并且外部回收箱326具有围绕中间回收箱324的圆环形状。内部回收箱322的内部空间322a、在内部回收箱322和中间回收箱324之间的空间324a以及在中间回收箱324和外部回收箱326之间的空间326a均可以用作进口，通过相应的进口将处理溶液相应地引入到内部回收箱322、中间回收箱324和外部回收箱326中。从回收箱322、324和326的底面垂直地向下延伸的回收管线322b、324b和326b相应地连接至回收箱322、324和326。将引入到每个回收箱322、324和326中的处理溶液通过每个回收管线322b、324b和326b排出。所排出的处理溶液可以通过外部处理溶液循环系统（未示出）被重复利用。

将旋转头340设置在容器320内。在执行处理的同时，旋转头340支撑基板W并使基板W旋转。旋转头340包括主体342、支撑销344、卡盘销346和支撑轴348。当从上侧观看时，主体342包括具有呈圆形的顶面。将通过马达349可旋转的支撑轴348固定并联接到主体342的底面。设有多个支撑销344。将支撑销344布置在主体342顶面的边缘上并且使它们彼此隔开以从主体342突出。支撑销344可以彼此结合以整体形成圆环形状。支撑销344支撑基板W背面的边缘以使得将基板W与主体342的顶面隔开预定的距离。设有多个卡盘销346。卡盘销346布置成比支撑销344更远离主体342的中心。每个卡盘销346从主体342向上突出。卡盘销346支撑基板W的侧部以防止基板W在旋转头340旋转时从基板W的适当的位置被横向地分离。卡盘销346可以沿主体342的径向在其备用（standby）位置和支撑位置之间线性移动。备用位置是比支撑位置更远离主体342的中心的位置。当将基板W装载到旋转头340上或从旋转头340卸载时，卡盘销346布置在备用位置。此外，当在基板W上执行处理时，将卡盘销346布置在支撑位置处。在支撑位置处，卡盘销346接触基板W的侧部。

提升单元360在垂直方向使容器320竖直地移动。当容器320竖直移动时，容器320相对于旋转头340的相对高度可以变化。提升单元360包括支架362、移动轴364和驱动器366。支架362固定至容器320的外壁上。将通过驱动器366而竖直移动的移动轴364固定地联接至支架362。当将基板W放置在旋转头340上时或者将其从旋转头340提起时，容器320下降以使得旋转头340从容器320向上突出。此外，当执行处理时，可以调整容器320的高度，以便根据供给到基板W上的处理溶液的种类将处理溶液引入到预设的回收箱中。例如，当使用第一处理溶液处理基板W时，将基板W布置在相应于内部回收箱322的内部空间322a的高度处。此外，当使用第二处理溶液和第三处理溶液中的每一个处理基板时，可以将基板W布置在与下述每个空间相对应的高度处：内部回收箱322和中间回收箱324之间的空间324a和中间回收箱324和外部回收箱326之间的空间326a。可选地，提升单元360可以使旋转头340而非容器320垂直地移动。

当执行基板清洗处理时，喷射单元380将处理溶液供给至基板W上。喷射单元380包括喷嘴支撑件382、喷嘴384、支撑轴386和驱动器388。支撑轴386具有平行于第三方向16的长度方向。驱动器388联接至支撑轴386的下端。驱动器388使支撑轴386旋转并且提升支撑轴386。喷嘴支撑件382垂直地联接至与支撑轴386的联接至驱动器388的端部相反的一侧。喷嘴384布置在喷嘴支撑件382的端部的底面上。喷嘴384通过驱动器388在处理位置和备用位置之间移动。处理位置表示将喷嘴384直接布置在容器320上方的位置，而备用位置表示喷嘴384偏离于容器320的正上侧的位置。可以设置一个或多个喷射单元380。当设置多个喷射单元380时，可以通过彼此不同的喷射单元380分别提供化学品、冲洗溶液、涂层溶液和有机溶剂。化学品可以是刻蚀溶液，而冲洗溶液可以是纯水。有机溶剂可以是异丙醇和惰性气体的混合物或者异丙醇溶液。此外，涂层溶液可以是包含与在基板上形成图案表面的硅（Si）反应的基于硅氧烷的疏水化合物的水溶性涂层溶液。可选地，涂层溶液可以是有机涂层溶液，其中在有机溶剂中包含与在基板上形成图案表面的Si反应的基于硅氧烷的疏水化合物。

下面将描述使用图1的基板处理装置的基板处理方法。根据本发明的实施例的基板处理方法不限于使用图1的基板处理装置的方法。也就是说，图1的基板处理装置示例说明本发明的实施例。从而，除了图1的基板处理装置外，本发明的基板处理方法可以应用于多种装置。

图3是示出使用图1的基板处理装置的基板处理方法的流程图。

参照附图3，基板处理方法包括：使用化学溶液处理基板的过程（S10）；使用纯水冲洗基板的处理（S20）；用疏水膜涂覆基板的处理（S30）；供给有机溶剂以干燥基板处理（S40）；以及将疏水膜从基板除去的处理（S50）。

在下文中，将描述用疏水膜涂覆基板图案和干燥基板以防止基板上的图案倾斜的处理（S30至S50）。

在典型的基板处理方法中，通过使用化学溶液对基板的表面进行处理来使基板疏水化以防止在基板上的图案倾斜。尽管采用这种处理，但是当基板的表面由诸如氧化物等非疏水化材料形成，或当使用使疏水性基板亲水化的诸如SC1等的化学溶液时，基板的图案可以是倾斜的。此外，当基板图案的尺寸逐渐减小时，在基板上的图案的倾斜现象可以发生于在具有亲水特性的基板的图案上使用有机溶液的清洗处理中。

根据本发明的实施例，执行用疏水膜涂覆基板的图案表面的处理（S30）以防止在基板上的图案的倾斜现象发生。在纯水冲洗处理（S20）后，在未供给有机溶液的情况下，如果用于涂覆基板的涂层溶液的主要成分是水溶性的，那么可以使用涂层溶液用疏水膜涂覆基板上的图案。在此，如果涂层溶液是水溶性的，那么可以使用大多数基于硅氧烷的疏水性化学溶液。

如果将用于涂覆的涂层溶液提供在基板上，那么包含在涂层溶液中的基于硅氧烷的疏水性聚合物可以与在基板上形成图案表面的Si反应。尽管采用这些处理，可以用疏水膜涂覆基板上的图案表面。

在用疏水膜后涂覆基板后，执行使用有机溶剂干燥和清洗基板的处理（S40）。在用疏水膜涂覆基板的处理后，在未与在基板上的图案的表面反应的情况下所剩余的涂层溶液存在于基板上。为清洗剩余的涂层溶液，可以将有机溶剂供给到基板上以清洗涂层溶液。在此，可以提供异丙醇作为有机溶液。可以用剩余在基板上的涂层溶液来代替有机溶剂以将涂层溶液从基板除去。除了涂层溶液以外，可以用在冲洗处理后剩余的纯水来代替有机溶剂以干燥基板。除了在干燥处理中使用有机溶剂的方法以外，还可以在使基板旋转以干燥基板的同时，将惰性气体（例如，氮气N₂）引入到处理腔室中。

可以在清洗基板和干燥基板后执行除去涂覆在基板上的疏水膜的处理（S50）。可以将使用等离子的快速热处理（RTPC）过程用作除去疏水膜的处理。如果使用化学溶液除去涂覆在基板上的疏水膜，那么倾斜现象可以通过纯水而出现于在基板的图案上。由除去疏水膜产生的有机物质可以在RTPC处理中被去除。在此，可以将氧气引入到处理腔室以燃烧并去除有机物质。可以将除去疏水膜的处理（S50）转移到与执行用疏水膜涂覆基板的处理（S30）的腔室和执行清洗基板和干燥基板处理（S40）的腔室不同的单独的处理腔室。可选地，可以在相同的腔室内执行用疏水膜涂覆基板的处理和除去疏水膜的处理。

图4是示出使用图1的基板处理装置的基板处理方法的流程图。

参照图4，基板处理方法包括：通过使用化学溶液处理基板的过程（S110）；使用纯水冲洗基板的处理（S120）；用有机溶剂替代在基板上的纯水的处理（S130）；用疏水膜涂覆基板的处理（S140）；使用有机溶剂处理基板的过程（S150）；以及离心干燥（spin-dry）基板的处理（S160）。

在此，基板处理方法的特征在于执行使用纯水冲洗基板的处理（S120），以及然后，在用疏水膜基涂覆板前执行用有机溶剂替代纯水的处理（S130）。由于用疏水膜涂覆基板的涂层溶液包括其中基于硅氧烷的疏水化合物与有机溶液混合的有机涂层溶液，因此涂层溶液未必与纯水（其用于冲洗处理）很好地混合。然而，由于有机涂层溶液和有机溶剂是相同的基于有机物的材料，因此有机涂层溶液和有机溶剂可以易于在其间被替代和反应。从而，当用有机溶剂替代剩余在基板上的纯水时，涂层溶液可以容易地与在基板上的图案反应。因此，可以提高用疏水膜涂覆基板上的图案表面的处理的效率。在此，可以提供异丙醇用作有机溶剂。

在用疏水膜涂覆基板后，执行用有机溶剂处理基板的过程（S150）。在使用用于利用疏水膜涂覆基板的涂层溶液来处理基板后，剩余的涂层溶液可以存在于基板上。为了清洗剩余的涂层溶液，可以将有机溶剂供给到基板上。在此，可以提供异丙醇作为有机溶剂。可以用剩余在基板上的涂层溶液替代有机溶剂以从基板除去涂层溶液。此外，可以在冲洗处理后用剩余的纯水替代有机溶剂以干燥基板。除了在干燥处理中使用有机溶剂的方法之外，还可以在使基板旋转以干燥基板的同时，将惰性气体引入到处理腔室中。

根据本发明，可以提高基板处理方法的干燥效率。

根据本发明的实施例，在基板处理过程中可以防止在基板的图案上出现倾斜现象。

本发明的目的并不限于前述内容，而对于本领域的技术人员来说，根据下面的描述和附图可以清楚理解未在此描述的其它目的。

前述详细描述可以仅是本发明的实例。此外，通过描述优选实施例来阐明本发明并且通过各种组合、修正和环境来使用本发明。也就是说，在本领域的范围、技术理念或知识内，可以对本发明进行修改或修正。进一步地，它并不旨在将该申请的范围限于这些实施例或者它们的具体特征或效果。而是旨在将该申请的范围仅限于现在所附的权利要求和其等效物。

以上所公开的主题被认为是例证性的，而非限制性的，附加的权利要求旨在覆盖落入本发明的实质和范围内的全部变型、改进和其它实施例。因此，法律所允许的最大保护范围内，本发明的保护范围通过以下权利要求的最大可允许的解释和其等同物来确定，并且不应被前述详细描述所限制或限定。

Claims (7)

1.一种基板处理方法，包括：

使用化学溶液处理基板；

在使用所述化学溶液处理所述基板后，使用纯水冲洗所述基板；以及

使用有机溶剂处理所述基板；

其中，所述基板处理方法进一步包括：在所述化学溶液处理和所述有机溶液处理之间用疏水膜涂覆所述基板。

2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，在冲洗所述基板之后，执行用所述疏水膜涂覆所述基板。

3.根据权利要求2所述的基板处理方法，进一步包括通过在冲洗所述基板和用所述疏水膜涂覆所述基板之间将所述有机溶剂供给到所述基板上以用所述有机溶剂替代在所述基板上的所述纯水。

4.根据权利要求2所述的基板处理方法，其中，所述有机溶剂包括异丙醇（IPA）。

5.根据权利要求1或2所述的基板处理方法，其中，用所述疏水膜涂覆所述基板包括将水溶性涂层溶液提供到所述基板上，所述水溶性涂层溶液包含与所述基板的图案表面上的硅（Si）反应的基于硅氧烷的疏水化合物。

6.根据权利要求1至3中任何一项所述的基板处理方法，其中，用所述疏水膜涂覆所述基板包括将有机涂层溶液提供到所述基板上，在所述有机涂层溶液中，将与所述基板的所述图案表面上的硅（Si）反应的基于硅氧烷的疏水化合物与所述有机溶剂混合。

7.根据权利要求1至3中任何一项所述的基板处理方法，进一步包括在干燥所述基板后除去所述疏水膜。

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