CN104051299A - 基板处理装置、基板处理系统以及处理基板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基板处理装置、基板处理系统以及处理基板的方法。该基板处理系统可以包括构造为用超临界流体处理基板的处理装置以及构造为提供超临界流体到处理装置的供给装置。处理装置可以包括超临界工艺区和预超临界工艺区，在该超临界工艺区中基板用超临界流体处理，在预超临界工艺区中超临界流体膨胀然后被提供到超临界工艺区中以在超临界工艺区中产生超临界状态。

Description

基板处理装置、基板处理系统以及处理基板的方法
技术领域
本发明构思涉及基板处理系统，更具体地，涉及能够进行超临界工艺（supercritical process）的基板处理系统。
背景技术
超临界流体是处于在其临界点之上的温度和压力的任何物质，其中不存在明显的液相和气相。因此，它具有气体和液体的性质。采用超临界流体的超临界工艺可以用于半导体工业中以获得各种优点。例如，超临界工艺可以用于基板干燥工艺、清洗工艺和/或蚀刻工艺。当高压超临界流体被提供到工艺室（process chamber）中时，它可以迅速地膨胀。结果，超临界流体的温度和溶解度会降低，使得包括在超临界流体中的少量杂质会不期望地冷凝或沉积。冷凝或沉积的杂质会再次污染基板。因此，在超临界工艺期间微粒管控会是重要的。
发明内容
本发明构思的实施例可以提供利用超临界流体的基板处理系统以基本上减少污染微粒或杂质。
本发明构思的实施例还可以提供能改善超临界工艺能力的基板处理系统。
本发明构思的实施例还可以提供能够进行超临界工艺并减少超临界流体的性质恶化的基板处理系统。
在一个实施例中，一种用于处理基板的装置包括：预超临界工艺区，在其接收超临界流体；以及超临界工艺区，与预超临界工艺区流体相通，超临界工艺区构造为能够利用超临界流体处理其中的基板。预超临界工艺区布置和构造为在超临界流体到达超临界工艺区之前允许超临界流体膨胀，并且预超临界工艺区和超临界工艺区彼此分开。
根据本发明构思的一个方面，一种基板处理系统可以包括：处理装置，构造为用超临界流体处理基板；和供给装置，构造为提供超临界流体到处理装置。处理装置可以包括超临界工艺区和预超临界工艺区，在超临界工艺区中基板用超临界流体处理，在该预超临界工艺区中超临界流体膨胀然后被提供到超临界工艺区中以在超临界工艺区中产生超临界状态。
在一个实施例中，预超临界工艺区可以具有小于超临界工艺区的体积。
处理装置可以包括工艺室，该工艺室具有形成在其中的超临界工艺区和预超临界工艺区。
基板处理系统还可以包括：第一供给管，连接到预超临界工艺区，并构造为将超临界流体从供给装置提供到预超临界工艺区；第二供给管，连接到超临界工艺区，并构造为将超临界流体从供给装置提供到超临界工艺区；以及排放管，连接到预超临界工艺区，并构造为将污染的超临界流体从工艺室排放。
在另一个实施例中，基板处理系统可以包括：第一管，连接到预超临界工艺区以从供给装置提供超临界流体到预超临界工艺区中以及从工艺室排放污染的超临界流体；以及第二管，连接到超临界工艺区以从供给装置提供超临界流体到超临界工艺区中。
在另一个实施例中，基板处理系统可以包括：供给管，连接到预超临界工艺区以从供给装置提供超临界流体到工艺室；以及排放管，连接到预超临界工艺区以将污染的超临界流体从工艺室排放。
超临界工艺区可以包括：顶表面和底表面，彼此面对；以及侧壁，连接在顶表面和底表面之间。超临界工艺区的顶表面、底表面和侧壁中的一个或多个的一部分可以凹陷以限定预超临界工艺区。
在一个实施例中，超临界工艺区的底表面的一部分可以凹陷以限定预超临界工艺区。工艺室还可以包括：多个支撑部分，设置在底表面上；以及隔板，设置在支撑部分上且与底表面间隔开，其中隔板将工艺室的内部区域分成预超临界工艺区和超临界工艺区。
在另一个实施例中，超临界工艺区的底表面可以向下倾斜以形成预超临界工艺区。
在另一个实施例中，预超临界工艺区可以包括从预超临界工艺区的底表面向上延伸的侧壁。预超临界工艺区的向上延伸的侧壁可以倾斜以形成超临界工艺区。
在另一个实施例中，预超临界工艺区可以围绕超临界工艺区的侧壁。
在另一个实施例中，超临界工艺区的底表面的一部分可以凹陷以限定预超临界工艺区；预超临界工艺区的宽度可以朝向超临界工艺区而变得逐渐减小；并且预超临界工艺区可以包括朝向超临界工艺区敞开的通道。
在实施例中，处理装置可以包括：工艺室，具有超临界工艺区；以及膨胀室，具有预超临界工艺区且与工艺室间隔开。
在实施例中，基板处理系统还可以包括：第一供给管，连接到膨胀室以将超临界流体从供给装置提供到预超临界工艺区中；第二供给管，连接到工艺室以将超临界流体从供给装置提供到超临界工艺区中；中间管，提供在工艺室和膨胀室之间以引导超临界流体的运动以及污染的超临界流体的运动；以及排放管，连接到膨胀室以将污染的超临界流体从处理装置排放。
在实施例中，基板处理系统还可以包括以下中的至少一个：缓冲罐（buffer tank），提供在供给装置和处理装置之间；助溶剂存储罐（co-solventstorage tank），提供在供给装置和处理装置之间；助溶剂供给装置，包括使助溶剂和超临界流体混合的混合器；回收罐（recovery tank），构造为存储从处理装置排放的超临界流体；以及再生装置，构造为将从处理装置排放的包含污染物的超临界流体再生为杂质从其去除的液态流体。
在另一个方面中，一种基板处理系统可以包括：供给装置，构造为存储超临界流体；以及处理装置，包括超临界流体被第一次提供到其中的第一区域以及超临界流体被第二次提供到其中的第二区域。第一区域可以使第一次提供的超临界流体第一次膨胀以过滤第一次提供的超临界流体的杂质；经过滤的超临界流体可以被提供到第二区域中以在第二区域中产生超临界状态；并且基板可以在超临界状态的第二区域中被第二次提供的超临界流体处理。
在实施例中，第一区域可以具有第一体积用于第一次提供的超临界流体的第一次膨胀；第二区域可以具有第二体积用于使第一次膨胀的超临界流体第二次膨胀；并且第二体积可以大于第一体积。
在实施例中，第一体积可以具有第二体积的约5%至约20%的范围。
在实施例中，处理装置可以包括其中具有第二区域的工艺室；并且第一区域可以占据工艺室的内部区域的一部分。
在实施例中，基板处理系统还可以包括：隔板，覆盖第一区域并将工艺室的内部区域分成第一区域和第二区域。隔板可以形成通道，经过滤的超临界流体通过该通道从第一区域流动到第二区域；并且该通道可以用作膨胀喷嘴用于使经过滤的超临界流体第二次膨胀。
在实施例中，第一区域可以包括朝向第二区域敞开的通道；并且第一区域的通道可以用作膨胀喷嘴用于使经过滤的超临界流体第二次膨胀。
在实施例中，基板处理系统还可以包括：主供给管，连接到供给装置以提供超临界流体到工艺室；以及第一供给管和第二供给管，从主供给管分叉并连接到工艺室。第一供给管可以连接到第一区域以第一次提供超临界流体到第一区域中；并且第二供给管可以连接到第二区域以第二次提供超临界流体到第二区域中。
在实施例中，基板处理系统还可以包括：排放管，连接到第一区域并将污染的超临界流体从工艺室排放。
在实施例中，第一供给管还可以提供将污染的超临界流体从工艺室排放的通道。
在实施例中，基板处理系统还可以包括：供给管，连接到供给装置和第一区域；以及排放管，连接到第一区域。供给管可以将第一次提供的超临界流体和第二次提供的超临界流体提供到第一区域中；并且排放管可以将污染的超临界流体从工艺室排放。
在实施例中，处理装置可以包括：工艺室，具有第二区域；膨胀室，具有第一区域且与工艺室间隔开；以及中间管，提供在膨胀室和工艺室之间以将经过滤的超临界流体从第一区域引导到第二区域。中间管可以用作膨胀喷嘴用于使经过滤的超临界流体第二次膨胀。
在实施例中，基板处理系统还可以包括：主供给管，连接到供给装置以提供超临界流体到处理装置；第一供给管，从主供给管分叉并连接到膨胀室以第一次提供超临界流体到第一区域中；第二供给管，从主供给管分叉并连接到工艺室以第二次提供超临界流体到第二区域中；以及排放管，连接到处理装置以将污染的超临界流体从处理装置排放。
在另一个方面中，一种基板处理系统可以包括：处理装置，包括向其提供第一超临界流体的第一区域、向其提供第二超临界流体的第二区域、以及第一超临界流体通过其从第一区域提供到第二区域中的通道，该通道设置在第一区域和第二区域之间。第一区域可以具有第一体积，其中第一超临界流体初始地膨胀以冷凝和过滤包含在第一超临界流体中的杂质。第二区域可以具有第二体积，其中被过滤的第一超临界流体通过该通道提供然后再次膨胀，从而在第二区域中产生超临界状态。第二体积可以大于第一体积；并且该通道可以用作膨胀喷嘴用于被过滤的第一超临界流体的第二次膨胀。
在实施例中，基板可以被装载到第二区域中，然后被处于超临界状态的第二超临界流体处理。
在实施例中，在处理基板之后污染的第二超临界流体可以经过第一区域然后从处理装置排放；并且冷凝的杂质可以与污染的第二超临界流体一起从第一区域排放。
在实施例中，污染的第二超临界流体从第一区域的排放通道可以与第一超临界流体到第一区域的提供通道不同。
在实施例中，第一超临界流体可以由与第二超临界流体相同的材料形成。
在实施例中，基板处理系统还可以包括：助溶剂供给装置，构造为提供助溶剂到处理装置中。助溶剂可以与第二超临界流体混合，并且助溶剂和第二超临界流体的混合物可以被提供到第二区域中。
在实施例中，第一区域和第二区域可以设置在一个室中，或者可以分别设置在彼此间隔开的不同室中。
附图说明
考虑到附图以及伴随的详细描述，本发明构思将变得更加明显。
图1A是示出根据本发明构思实施例的基板处理系统的示意图；
图1B是示出根据本发明构思实施例的基板处理系统中的工艺室的截面图；
图1C是示出根据本发明构思实施例的基板处理系统中的工艺室的内部的平面图；
图1D至1J是示出图1B的工艺室的修改示例的截面图；
图2A是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统的示意图；
图2B是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统的示意图；
图3A是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统的示意图；
图3B是示出在根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统中的工艺室和膨胀室的截面图；
图4A是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统的示意图；
图4B是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统中的工艺室和膨胀室的截面图；
图5A-5C是示出根据本公开某些实施例在超临界工艺的不同阶段的工艺室的截面图；
图5D示出根据一个实施例的支撑单元SU的放大截面图；
图6是示出根据本公开某些实施例的利用超临界流体处理基板的方法的流程图；
图7是示出本发明构思的示意图；以及
图8是示出本发明构思的效果的图。
具体实施方式
在下文将参照附图更充分地描述本发明构思，附图中示出本发明构思的示范性实施例。从以下将结合附图更详细描述的示范性实施例，本发明构思的优点和特征以及实现它们的方法将变得明显。然而，应当指出，本发明构思不限于下面的示范性实施例，而是可以以各种形式实现。因而，示范性实施例仅被提供来公开本发明构思并让本领域技术人员了解本发明构思的类型。在附图中，本发明构思的实施例不限于这里提供的特定示例，并且为了清楚被夸大。
这里所用的术语仅是为了描述特定实施例的目的而不旨在限制本发明。如这里所用的，单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。如这里所用的，术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任意和所有组合。将理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时，它可以直接连接或耦接到该另一个元件，或者可以存在插入元件。
类似地，将理解，当诸如层、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上，或者可以存在插入的元件。还将理解，术语“包括”和/或“包含”，当在这里使用时，指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组分的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组分和/或其组的存在或添加。
此外，具体描述中的实施例将通过作为本发明构思的理想示范性视图的截面图来描述。因此，示范性视图的形状可以根据制造技术和/或允许的公差而修改。因此，本发明构思的实施例不限于示范性视图中示出的特定形状，而是可以包括可根据制造工艺产生的其它形状。附图中举例说明的区域具有一般的性质，并用于示出元件的特定形状。因此，这不应被解释为被限制到本发明构思的范围。
还将理解，虽然这里可以使用术语第一、第二和第三等来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。因此，某些实施例中的第一元件可以在其它实施例中被称为第二元件，而不背离本发明的教导。这里说明和图示的本发明构思的各方面的示范性实施例包括它们的互补相对物。相同的附图标记或相同的参考指示符在整个说明书中指代相同的元件。
而且，这里参照截面图和/或平面图描述了示范性实施例，这些图是理想化的示范性图示。因此，由例如制造技术和/或公差引起的图示形状的变化是可预期的。因此，示范性实施例不应被解释为限于这里示出的区域的形状，而是包括由例如制造引起的形状偏差。例如，示出为矩形的蚀刻区域将通常具有圆化或弯曲的特征。因此，附图所示的区域在本质上是示意性的，它们的形状并不旨在示出装置的区域的实际形状，并且不旨在限制示例实施例的范围。
[基板处理系统的实施例]
图1A是示出根据本发明构思实施例的基板处理系统的示意图。
参照图1A，基板处理系统1可以是用于进行超临界工艺以通过超临界流体处理基板的设备。在本公开中，超临界工艺可以表示干燥工艺，其中晶片在经受清洗或其它晶片制造工艺之后被干燥。超临界工艺也可以表示清洗工艺，其中在某个晶片制造工艺之后晶片采用包含诸如表面活性剂的添加剂的超临界流体来清洗。如以上讨论的，超临界流体可以是处于其临界点之上的温度和压力的任何物质，其中不存在明显的液相和气相。超临界流体可以具有介于气体和液体之间的性质。例如，超临界流体可以具有等于或类似于气体的扩散性、粘性和表面张力。此外，超临界流体可以具有等于或类似于液体的溶解度。通常，超临界流体可以包括CO2、H2O、CH4、C2H6、C3H8、C2H4、C2H2、C2H3OH、C2H5OH、SF6或C3H8O。
在实施例中，基板处理系统1可以包括其中进行超临界工艺的工艺室10以及其中存储至少一种超临界流体的供给装置30。超临界流体可以从供给装置30提供到工艺室10中。供给装置30可以施压和加热流体在其临界点之上以形成超临界流体，然后它可以将超临界流体存储在其中。基板处理系统1还可以包括缓冲罐40用于稳定地提供超临界流体到工艺室10中。基板处理系统1还可以包括第一供给管21、第二供给管22、第三供给管23、第四供给管24和排放管26。第一供给管21可以具有阀门21a和21b，阀门21a和21b控制超临界流体从供给装置30到缓冲罐40的流动。第二供给管22可以具有阀门22a，阀门22a控制超临界流体从缓冲罐40到工艺室10的流动。第三供给管23和第四供给管24可以从第二供给管22分叉并连接到工艺室10。第三供给管23和第四供给管24可以分别具有阀门23a和24a。排放管26可以具有阀门26a并用于将超临界流体从工艺室10排放。
在实施例中，基板处理系统1还可以包括泵80、加热套90和回收罐60。泵80可以安装在第一供给管21上以向超临界流体提供压力。加热套90可以安装在第二供给管22上以向超临界流体提供热量从而保持超临界流体的超临界状态。回收罐60可以存储通过排放管26排放的超临界流体。
在某些实施例中，基板处理系统1也可以包括在泵80的上游的冷凝器73，使得在超临界流体被提供或注入到工艺室10之前，超临界流体能够通过冷凝器73冷凝。通过冷凝器73，在超临界流体到达工艺室10之前，超临界流体中包含的某些杂质可以因此通过冷凝而去除。
在本实施例中，超临界流体可以顺序地通过第三供给管23和第四供给管24提供到工艺室10中以进行超临界工艺。例如，超临界流体可以通过第三供给管23提供到工艺室10中以在工艺室10中产生超临界状态，然后超临界流体可以通过第四供给管24提供到工艺室10中从而进行超临界工艺。如果在工艺室10的内部环境转变为超临界状态之后进行超临界工艺，则可以基本上减少由超临界流体的膨胀引起的杂质或微粒。这将参照图1B更详细地描述。从工艺室10通过排放管26排放的超临界流体可以释放到大气中或存储在回收罐60中。
[工艺室的实施例]
图1B是示出根据本发明构思实施例的基板处理系统中的工艺室的截面图。图1C是示出根据本发明构思实施例的基板处理系统中的工艺室的内部的平面图。
参照图1B和1C，工艺室10可以包括预超临界工艺区130和超临界工艺区120。第三供给管23可以连接到预超临界工艺区130用于超临界流体的第一次提供，并且排放管26可以连接到预超临界工艺区130用于超临界流体的排放。第四供给管24可以连接到超临界工艺区120用于超临界流体的第二次提供。基板110可以提供到超临界工艺区120中。
超临界工艺区120的底表面122f的一部分或工艺室10的底部可以凹陷以限定预超临界工艺区130。隔板140可以覆盖预超临界工艺区130。隔板140可以将工艺室10的内部区域分成预超临界工艺区130和超临界工艺区120。隔板140可以由设置在底表面122f上的多个支撑部分144支撑，使得隔板140可以与底表面122f间隔开。隔板140可以在平面图中具有圆形形状，并且支撑部分144可以沿隔板144的圆周边缘设置且彼此间隔开。因此，一个或多个通道145可以由隔板140、底表面122f和支撑部分144限定。通道145可以将预超临界工艺区130连接到超临界工艺区120。多个支撑柱102可以沿着基板110的圆周边缘提供在底表面122f上。支撑柱102可以彼此间隔开。基板110可以由支撑柱102支撑。
预超临界工艺区130和超临界工艺区120的每个可以具有圆柱形的体积，该圆柱形在平面图中具有圆形的截面。预超临界工艺区130可以具有小于超临界工艺区120的体积。例如，预超临界工艺区130的体积可以具有超临界工艺区120的体积的约5%至约20%的范围。通道145的垂直距离可以被限定为隔板140和底表面122f之间的距离。通道145的垂直距离可以具有超临界工艺区120的高度和预超临界工艺区130的高度之和的约0.1%至约20.0%（更优选地，1%至10%）的范围。通道145的水平距离可以限定为彼此相邻的支撑部分144之间的直线或圆周距离。通道145的水平距离可以等于或类似于通道145的垂直距离。通道145可以用作膨胀喷嘴。然而，本发明构思不限于上述元件的形状和数值。
在另一个实施例中，超临界工艺区120的顶表面122t的一部分可以凹陷以限定预超临界工艺区130。在另一个实施例中，超临界工艺区120的侧壁122s的一部分可以凹陷以限定预超临界工艺区130。
[基板处理的实施例]
参照图1A、1B和1C，基板110可以被装载到超临界工艺区120中，然后超临界流体可以被第一次提供到工艺室10中以在工艺室10中产生超临界状态。随后，超临界流体可以被第二次提供到工艺室10中以进行超临界工艺（例如，基板干燥工艺）。超临界流体可以从供给装置30提供。超临界流体可以为彼此相同的材料。可选地，第一次提供的超临界流体可以与第二次提供的超临界流体不同。
基板110可以被提供到超临界工艺区120中。例如，在基板110被清洗之后，基板110可以被提供到超临界工艺区120中用于去除残留在基板110上的清洗溶液。基板110可以为金属基板、半导体基板或绝缘基板。例如，基板110可以为裸晶片或者其上形成有集成电路的加工过的半导体晶片。
从供给装置30提供的超临界流体（例如，CO2）可以通过第三供给管23提供到工艺室10的预超临界工艺区130中（S1）。超临界流体可以连续地提供到预超临界工艺区130中，直到超临界流体的流速达到期望的值。预超临界工艺区130可以通过提供超临界流体而从真空或大气压力加压到超临界压力状态。超临界流体可以在第三供给管23的端部（也就是，第三供给管23和预超临界工艺区130之间的边界区域）处膨胀（第一次膨胀）。在一个实施例中，超临界流体可以在第一次膨胀期间绝热地膨胀。由于超临界流体的膨胀，超临界流体的温度和压力可以在预超临界工艺区130中减小。由于超临界流体的温度降低，所以超临界流体的溶解度可以减小。即使超临界流体可以具有高纯度（例如，99.99%），它也会包含少量的杂质或微粒。该杂质可以通过温度的降低以及溶解度的下降而冷凝。冷凝的杂质可以吸附在预超临界工艺区130的内表面或壁上，或者隔板140可以阻挡冷凝的杂质，使得冷凝的杂质不会运动到超临界工艺区120中从而堆积在预超临界工艺区130中。
根据某些实施例，在本公开中，供给装置可以不仅表示供给装置30，而是可以包括配置为提供超临界流体到超临界工艺室或装置的各种结构或元件。
在预超临界工艺区130中第一次膨胀的超临界流体可以通过通道145运动到超临界工艺区120中。通道145可以用作膨胀喷嘴，从而运动到超临界工艺区120中的超临界流体可以再次膨胀（第二次膨胀）。在本实施例中，超临界工艺区120可以通过预超临界工艺区130和超临界工艺区120的有限的体积和/或连续提供超临界流体而转变为超临界状态。超临界流体的第二次膨胀会导致杂质冷凝现象。然而，由于超临界流体中的杂质通过超临界流体在预超临界工艺区130中的第一次膨胀而被捕获或过滤，所以可以基本上减少由超临界流体在超临界工艺区120中的第二次膨胀引起的杂质冷凝现象。
在超临界工艺区120处于超临界状态的情况下，从供给装置30提供的超临界流体（例如，CO2）可以通过第四供给管24提供到超临界工艺区120中（S2）。提供到超临界状态的超临界工艺区120的超临界流体可以保持超临界流体的性质。残留在基板110上的去除对象112（例如，诸如异丙醇（IPA）的清洗溶液）可以被超临界流体溶解，从而从基板110去除。
与本实施例不同，如果超临界流体被提供到没有根据本公开某些实施例的预超临界工艺区的工艺室中，超临界流体的温度和溶解度会由超临界流体的膨胀而降低。结果，超临界流体中的杂质会在其中冷凝从而污染基板。此外，超临界流体的溶解度的降低会导致其干燥能力的变差。然而，根据本实施例，由于超临界流体可以被第一次提供到预超临界工艺区130中以过滤杂质，所以超临界工艺区120可以保持在清洁的超临界状态。结果，因为超临界工艺区120可以通过超临界流体的第一次供给而处于超临界状态，所以可以基本上减少在超临界流体的第二次提供期间超临界流体的迅速膨胀和/或超临界流体的溶解度的快速降低。
如果完成了干燥工艺，则包含去除对象112的超临界流体可以通过排放管26从工艺室10排放（E）。根据本实施例，排放管26可以连接到预超临界工艺区130。因此，包含去除对象112的超临界流体可以从超临界工艺区120经由预超临界工艺区130运动到排放管26中。此时，存在于预超临界工艺区130中的污染物（例如，冷凝的杂质）可以随超临界流体一起被排放。在实施例中，由于作为超临界流体到预超临界工艺区130的供应通道的第三供给管23与作为包含污染物的超临界流体的排放通道的排放管26分离地配备，所以第三供给管23可以保持清洁。
[工艺室的修改示例]
图1D至1J是示出图1B的工艺室的修改示例的截面图。
参照图1D，预超临界工艺区130可以具有朝着第三供给管23和/或排放管26向下倾斜的侧壁132s。因此，预超临界工艺区130可以具有漏斗形状，使得它可以平稳地和/或有效地排放超临界流体和冷凝的杂质。
参照图1E，预超临界工艺区130可以为从超临界工艺区120的底表面122f凹陷并向下延伸的狭窄导管或通道。第三供给管23可以连接到预超临界工艺区130的侧壁，排放管26可以连接到预超临界工艺区130的底表面。因此，冷凝的杂质可以被平稳地和/或有效地排放。而且，可以基本上防止冷凝的杂质运动到第三供给管23。在另一个实施例中，预超临界工艺区130可以从超临界工艺区120的顶表面122t向上延伸或从超临界工艺区120的侧壁122s中的一个或两个横向地延伸。
参照图1F，超临界工艺区120的底表面122f可以向下倾斜到预超临界工艺区130。由于向下倾斜的底表面122f，可以平稳地和/或有效地提供超临界流体到超临界工艺区120。由于倾斜的底表面122f，超临界流体可以被平稳地和/或有效地排放到预超临界工艺区130。
参照图1G，超临界工艺区120可以具有向下直到预超临界工艺区130的倾斜底表面122f，并且预超临界工艺区130可以具有向下倾斜的侧壁132s直到第三供给管23和/或排放管26。超临界工艺区120的底表面122f的斜度可以基本上等于预超临界工艺区130的侧壁132s的斜度或不同于预超临界工艺区130的侧壁132s的斜度。因此，超临界工艺区120和预超临界工艺区130可以具有漏斗形状，使得可以进行超临界流体的平稳和/或有效的提供和排放。
参照图1H，预超临界工艺区130可以具有围绕超临界工艺区120的侧壁122s的环形形状。第三供给管23和排放管26可以彼此面对，超临界工艺区120在第三供给管23和排放管26之间。例如，第三供给管23可以连接到超临界工艺区120的右侧壁，排放管26可以连接到超临界工艺区120的左侧壁。在另一个实施例中，第三供给管23和排放管26可以一起都连接到超临界工艺区120的右侧壁或左侧壁。
参照图1I，预超临界工艺区130可以具有形成在超临界工艺区120的底表面122f之下的菱形形状。预超临界工艺区130可以具有朝着超临界工艺区120敞开的通道134。通道134可以用作膨胀喷嘴。因此，根据本修改示例的基板处理系统1可以不需要图1B中描述的隔板140和支撑部分144。在另一个实施例中，根据本修改示例的预超临界工艺区130可以形成在超临界工艺区120的顶表面122t之上或侧壁122s旁边。除了菱形形状之外，预超临界工艺区130可以具有各种形状诸如圆形、斜方形、椭圆形和多边形中的一种。
参照图1J，工艺室10可以包括连接到预超临界工艺区130的单个管20。单个管20可以用作上述的第三供给管23和排放管26。例如，单个管20可以被提供为超临界流体的供给管用于产生超临界状态，以及在超临界工艺之后被提供为超临界流体的排放管。
[基板处理系统的其它实施例]
图2A是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统的示意图。图2B是示出根据本发明构思的另一个实施例的基板处理系统的示意图。
参照图2A，根据本实施例的基板处理系统2可以包括图1A所示的基板处理系统1的元件。此外，基板处理系统2还可以包括用于存储助溶剂的存储罐50和用于混合超临界流体和助溶剂的混合装置55。助溶剂可以包括与超临界流体混合的蚀刻流体和/或清洗流体。混合装置55可以安装在第二供给管22处，并且存储罐50可以通过第五供给管25提供助溶剂到混合装置55中，阀门25a安装在第五供给管25处。在另一个实施例中，混合装置55可以安装在第一供给管21或第四供给管24处。基板处理系统2可以提供有多个存储罐50。存储罐50中的一个可以存储清洗流体，存储罐50中的另一个可以存储蚀刻流体。因此，基板处理系统2可以进行各种超临界工艺，例如干燥工艺、清洗工艺和蚀刻工艺。
在实施例中，如果助溶剂是清洗流体，则包括超临界流体（例如，CO2）和清洗流体（例如，IPA）的超临界清洗流体可以被提供到工艺室10中以进行超临界清洗工艺。例如，参照图1B和2A，超临界流体可以通过第三供给管23提供到预超临界工艺区130中，使得超临界状态可以产生在超临界工艺区120中。超临界清洗流体可以通过第四供给管24提供到超临界状态的超临界工艺区120中，从而清洗基板110。在超临界清洗工艺之后可以进一步进行上面描述的超临界干燥工艺。
在另一个实施例中，如果助溶剂是蚀刻流体，则包括超临界流体（例如，CO2）和蚀刻流体（例如，HF）的超临界蚀刻流体可以被提供到工艺室10中以进行超临界蚀刻工艺。例如，参照图1B和2A，超临界流体可以通过第三供给管23提供到预超临界工艺区130中，使得超临界状态可以产生在超临界工艺区120中。超临界蚀刻流体可以通过第四供给管24提供到超临界状态的超临界工艺区120中，从而蚀刻形成在基板110上的结构。在超临界蚀刻工艺之后可以进一步进行上面描述的超临界干燥工艺和/或超临界清洗工艺。
参照图2B，根据本实施例的基板处理系统3可以包括图2A所示的基板处理系统2的元件。此外，基板处理系统3还可以包括再生装置70。再生装置70可以连接到回收管27，阀门27a安装在回收管27处。再生装置70可以提供有来自回收装置60的超临界流体并通过再生管28提供液态的再生流体到供给装置30，阀门28a安装在再生管28处。例如，再生装置70可以使超临界流体变成气态的流体，然后将污染物与气态的流体分离。此外，再生装置70可以冷凝气态的流体以形成液态的流体。
[基板处理系统的另一个实施例]
图3A是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统的示意图。图3B是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统中的工艺室和膨胀室的截面图。
参照图3A，基板处理系统4可以包括其中进行超临界工艺的工艺室10、超临界流体在其中预膨胀的膨胀室20、以及安装在工艺室10和膨胀室20之间的中间管29。在膨胀室20中预膨胀的超临界流体可以通过中间管29提供到工艺室10中。排放管26可以安装在膨胀室20和回收罐60之间。基板处理系统4的其它元件可以与上面描述的基板处理系统1至3中的一个中的与其相应的元件相同或类似。
参照图3B，工艺室10可以包括超临界工艺区120，膨胀室20可以包括预超临界工艺区130。膨胀室20可以与工艺室10的底壁10f间隔开。可选地，膨胀室20可以与工艺室10的顶壁10t或侧壁10s间隔开。
第三供给管23可以连接到膨胀室20以提供超临界流体到预超临界工艺区130中（S1），并且第四供给管24可以连接到工艺室10以提供超临界流体到超临界工艺区120中（S2）。中间管29可以将在预超临界工艺区130中预膨胀的超临界流体提供到超临界工艺区120中。因此，超临界工艺区120可以处于超临界状态。
在超临界工艺之后，包含污染物的超临界流体可以通过中间管29从工艺室10运动到膨胀室20中，然后与预超临界工艺区130中的冷凝杂质一起通过排放管26从膨胀室20排放（E）。
根据本实施例，由于预超临界工艺区130与工艺室10分开，所以可以基本上减少由超临界流体的膨胀产生的冷凝杂质从预超临界工艺区130运动到超临界工艺区120。因此，可以提高超临界工艺区120的清洁程度。
[基板处理系统的另一个实施例]
图4A是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统的示意图。图4B是示出根据本发明构思另一个实施例的基板处理系统中的工艺室和膨胀室的截面图。
参照图4A和4B，基板处理系统5可以包括连接到工艺室10的预超临界工艺区130的第二供给管22。阀门22a和22b安装在第二供给管22处。超临界流体在第二供给管22中的流动可以由邻近工艺室10的阀门22b控制。根据本实施例，超临界流体可以被一次性提供以进行超临界工艺，或者超临界流体可以被提供两次以进行超临界工艺。
例如，超临界流体可以通过第二供给管22提供到预超临界工艺区130中（S1），然后预超临界工艺区130中过滤的超临界流体可以被提供到超临界工艺区120中以在超临界工艺区120中产生超临界状态。在此情况下，可以在没有超临界流体的第二次供给的情况下进行超临界工艺。换言之，超临界处理可以仅通过超临界流体的第一次供给来进行。此外，超临界流体的第一次和第二次供给能够在单个供给管中进行。
可选地，超临界流体可以被提供（第一次供给）以在超临界工艺区120中产生超临界状态（S1），并且超临界流体可以被另外地提供（第二次供给）到预超临界工艺区130中以进行超临界工艺（S2）。
在某些实施例中，如图5A所示，基板处理系统可以包括上面描述的用于进行超临界工艺的装置或工艺室200。装置或工艺室200可以包括构造为在其中容纳超临界流体的预超临界工艺区230以及与预超临界工艺区230流体连通的超临界工艺区220。与前述实施例一样，超临界工艺区220构造为能够利用超临界流体处理其中的基板或晶片210。预超临界工艺区230可以布置或构造为在超临界流体到达超临界工艺区220之前允许超临界流体膨胀，并且预超临界工艺区230和超临界工艺区220彼此分开（例如，物理地）。
在一个实施例中，预超临界工艺区230和超临界工艺区220可以通过其间构造的一个或多个通道而彼此分开，该一个或多个通道用于在预超临界工艺区230和超临界工艺区220之间提供流体相通。通道可以是图1C所示的通道145。
如图5B所示，包含在超临界流体中的杂质或微粒277在膨胀期间冷凝或沉积，使得杂质277的实质部分（substantial portion）被限定或限制在预超临界工艺区230内。更具体地，超临界流体中的杂质的实质部分可以附着到限定预超临界工艺区230的壁。
在一个实施例中，工艺室200的底部250凹陷以限定预超临界工艺区230。预超临界工艺区230和超临界工艺区220通过隔板240彼此物理地分开。隔板240可以在平面图中具有圆形的形状，类似于图1C所示的隔板。
在某些实施例中，工艺室200具有支撑部分244，支撑部分244沿隔板240的圆周边缘设置以将隔板240支撑在预超临界工艺区230的底表面242之上的预定距离，类似于上面讨论的实施例，例如图1C。支撑部分244彼此间隔开。支撑部分244可以每个为柱子或梁。
在一个实施例中，如图5A-5C所示，台阶区域246可以限定在预超临界工艺区230和超临界工艺区220之间。支撑部分244可以设置在台阶区域246内，使得支撑部分244能够被稳定地固定到工艺室200。
尽管在前述的实施例中，基板已经描述为由支撑柱或升降柱（lift pin）支撑；但是在一些可选的实施例中，基板210可以由支撑单元SU支撑，支撑单元SU从工艺室20的顶部249向下延伸。
图5D示出根据一个实施例的支撑单元SU的放大截面图。参照图5D，支撑单元SU可以具有支撑构件115和支撑柱113。支撑构件115可以具有延伸构件115b以及从其延伸的臂或突出构件115a以支撑基板210。支撑柱113可以延伸穿过支撑构件115的延伸构件115b以将支撑构件115固定到工艺室200的顶部249。支撑柱113例如可以包括螺栓，该螺栓延伸穿过支撑构件115到工艺室200的顶部249中。支撑柱113可以焊接到工艺室200的顶部249。螺母117可以被拧到螺栓在支撑构件115之下的端部以将支撑构件115固定在适当位置。支撑单元SU的支撑构件115可以在使用特定的一段时间之后被更换，而不用更换整个支撑单元SU。因此，可以容易且有效地维护设备。
图6示出根据上面讨论的某些实施例的利用超临界流体处理基板的方法。该方法可以包括以如图5A所示的方式提供或注入超临界流体到预超临界工艺区中（步骤1）。超临界流体膨胀以使杂质277冷凝或沉积在预超临界工艺区230中。该膨胀可以基本上被限定或限制为在预超临界工艺区230内发生，如例如在图5B中示出的。
超临界流体可以通过第一供给管（例如，见图5A的232）注入或提供到预超临界工艺区230中，从而在超临界工艺区220中产生超临界状态。然后，超临界流体可以通过第一供给管或第二供给管（例如，见图5C的元件224）提供到工艺室的处于超临界状态的超临界工艺区220中。结果，包含在超临界流体中的杂质的实质部分能够在超临界流体到达超临界工艺区220之前在预超临界工艺区230中从超临界流体去除。因此，这可以显著减少杂质或微粒，否则杂质或离子会不期望地附着到基板210。
更具体地，包含在超临界流体中的杂质可以在超临界流体的初始膨胀期间冷凝或沉积，使得它们附着到限定预超临界工艺区的壁（见图5B）。因此，杂质的实质部分能够在预超临界工艺区中被捕获。
然后，超临界工艺区220中的基板210可以利用超临界流体处理（步骤3）（见图5C）。更具体地，提供或注入到超临界状态的超临界工艺区220中的超临界流体处理（例如，通过干燥或清洗工艺）基板210。此外，由于其中超临界流体的膨胀而冷凝在预超临界工艺区中的任何杂质被使用过的超临界流体溶解并通过排放管E排放（例如，见图5C）。
在另一个实施例中，在具有预超临界工艺区和超临界工艺区的处理装置中处理基板的方法可以包括：提供超临界流体的第一次供应到预超临界工艺区中，以在超临界流体到达超临界工艺区之前通过允许超临界流体的膨胀而在预超临界工艺区中捕获杂质；通过将膨胀的超临界流体从预超临界工艺区提供到超临界工艺区而在超临界工艺区中产生超临界状态；以及利用超临界流体在超临界工艺区中处理基板。
总之，如图7所示，在超临界流体到达超临界工艺区或室之前，通过注入超临界流体到预超临界工艺区中并允许限定在预超临界工艺区中的超临界流体的膨胀，杂质或微粒的实质部分能够被有效地捕获在预超临界工艺区中并从超临界流体去除。结果，即使超临界流体在超临界工艺区中再次膨胀（第二次膨胀），也能够基本上减少上面讨论的冷凝问题。这样的本发明构思可以被实施而不必限于上面讨论的实施例。例如，在本公开的精神和范围内可以使用具有与上面描述不同的类型或形状的工艺室。
通过这样的新颖的发明构思，本申请的申请人已经发现，在超临界工艺期间在每个半导体晶片的总表面面积上出现的微粒或杂质的数目已经被显著减少，如图8所示。
在整个说明书中，在一个实施例中示出的特征可以被结合到本发明构思精神和范围内的其它实施例中。
在本说明书中，参照“一个实施例”或“实施例”是指结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在说明书中的不同位置出现的术语“在一个实施例中”或“在实施例中”不必都参照相同的实施例。而且，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式结合。
为了描述的方便，这里可以使用空间相对术语诸如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等来描述如附图所示的一个元件或特征与另一个（些）元件或特征的关系。将理解，空间相对术语旨在涵盖除附图所示的取向之外装置在使用或操作中的不同方向。例如，如果附图中的装置被翻转，被描述为在其他元件或特征的“下面”或“之下”的元件将会取向在其他元件或特征“上方”。因此，示范性术语“下面”可以涵盖之上和之下两种取向。装置也可以另外地取向（旋转90度或在其它取向），这里所用的空间相对描述语被相应地解释。
各种操作可以被描述为以最有助于理解本发明的方式执行的多个分离的步骤。然而，其中步骤被描述的顺序并不表示这些操作是顺序相关的或者执行步骤的顺序必须是步骤出现的顺序。
对于这里使用的基本上任何复数和/或单数的术语，本领域技术人员可以从复数转换成单数或者从单数转换成复数，只要适合于上下文和/或应用。为了清楚起见，各种单数/复数转换可以在这里被明确阐述。
根据本发明构思的某些实施例，超临界状态在进行超临界工艺之前在腔室中产生。因此，超临界流体的性质可以在超临界工艺期间被保持，从而可以改善基板处理能力。此外，可以防止基板被污染并防止超临界流体的处理能力变差。腔室的结构可以被改变以收集由超临界流体引起的微粒，从而可以改善微粒处理能力和基板处理产率。从外，冷凝的杂质可以与超临界流体一起被排放，从而可以改善腔室的清洁程度。因而，可以防止基板被污染并易于管理基板处理系统的维护。
尽管已经参照示例实施例描述了本发明构思，但是对于本领域技术人员将是明显的，可以进行各种修改和变化而没有背离本发明构思的精神和范围。因此，应当理解，以上的实施例不是限制性的，而是说明性的。因此，本发明构思的范围由权利要求书及其等同物的最宽可允许解释来确定，而不应被前面的描述限制或限定。
本申请要求于2013年3月12日提交的韩国专利申请No.10-2013-0026254的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (35)

1.一种用于处理基板的装置，该装置包括：
预超临界工艺区，在其中接收超临界流体；以及
超临界工艺区，与所述预超临界工艺区流体相通，所述超临界工艺区构造为能够利用所述超临界流体处理其中的基板，
其中所述预超临界工艺区布置和构造为在所述超临界流体到达所述超临界工艺区之前允许所述超临界流体膨胀，并且
其中所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区彼此分开。
2.如权利要求1所述的装置，其中包含在所述超临界流体中的杂质在所述膨胀期间冷凝或沉积，使得所述杂质的实质部分被限定在所述预超临界工艺区内。
3.如权利要求2所述的装置，其中包含在所述超临界流体中的所述杂质的实质部分附着到限定所述预超临界工艺区的壁。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述装置包括工艺室，其中所述工艺室的底部凹陷以限定所述预超临界工艺区。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区被隔板物理地彼此分开。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述隔板在平面图中具有圆形形状。
7.如权利要求6所述的装置，还包括沿着所述隔板的圆周边缘设置的支撑部分，以将所述隔板支撑在所述预超临界工艺区的底表面之上的预定距离，所述支撑部分彼此间隔开。
8.如权利要求7所述的装置，其中台阶区域限定在所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区之间，并且其中所述支撑部分设置在所述台阶区域内。
9.如权利要求7所述的装置，其中一个或多个通道由所述隔板、所述预超临界工艺区的表面以及所述支撑部分限定。
10.一种用于处理基板的装置，该装置包括：
预超临界工艺区，构造为容纳提供到其的超临界流体；以及
超临界工艺区，构造为通过所述预超临界工艺区接收所述超临界流体，
其中所述超临界工艺区构造为处理所述基板，并且其中所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区彼此分开，一个或多个通道被构造在所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区之间以在所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区之间提供流体相通。
11.如权利要求10所述的装置，还包括设置在所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区之间的隔板，其中所述隔板覆盖所述预超临界工艺区。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述预超临界工艺区具有小于所述超临界工艺区的体积。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述预超临界工艺区具有围绕所述超临界工艺区的侧壁的环形形状。
14.一种构造为处理基板的系统，该系统包括：
处理装置，包括：
预超临界工艺区，构造为接收提供到其的超临界流体的第一次供给；和
超临界工艺区，构造为接收提供到其的超临界流体的第二次供给，
其中所述超临界工艺区构造为处理所述基板，并且其中所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区彼此分开，一个或多个通道被构造在所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区之间以在所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区之间提供流体相通；以及
供给装置，构造为提供所述超临界流体的第一次和第二次供给到所述处理装置。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述供给装置构造为在提供所述超临界流体的所述第二次供给之前提供所述超临界流体的第一次供给。
16.如权利要求14所述的系统，还包括冷凝器和泵，所述冷凝器位于所述泵的上游，其中所述超临界流体经过所述冷凝器和所述泵。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述超临界流体的第一次供给在所述超临界工艺区中产生超临界状态，并且其中所述供给装置构造为提供所述超临界流体的第二次供给到处于超临界状态的所述超临界工艺区。
18.如权利要求14所述的系统，其中所述超临界流体的第一次和第二次供给分别通过第一和第二供给管提供。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述第一和第二供给管中的一个还用作排放管以从所述处理装置排放杂质或微粒。
20.如权利要求18所述的系统，其中所述第一供给管与所述预超临界工艺区连通。
21.如权利要求18所述的系统，还包括与所述预超临界工艺区连通的排放管。
22.如权利要求18所述的系统，其中所述第二供给管与所述超临界工艺区连通。
23.如权利要求14所述的系统，其中所述供给装置构造为分开地提供所述超临界流体的第一次和第二次供给到所述处理装置。
24.如权利要求14所述的系统，其中所述供给装置构造为依次提供所述超临界流体的第一次和第二次供给到所述处理装置。
25.如权利要求14所述的系统，其中所述超临界工艺区包括：
顶表面和底表面，彼此面对；和
侧壁，连接在所述顶表面和所述底表面之间。
26.如权利要求25所述的系统，其中所述超临界工艺区的所述顶表面、所述底表面和所述侧壁中的一个或多个的一部分凹陷以限定所述预超临界工艺区。
27.如权利要求25所述的系统，还包括工艺室，所述工艺室包括：在其中的所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区；多个支撑部分，设置在所述底表面上；以及隔板，设置在所述支撑部分上且与所述底表面间隔开，其中所述隔板将所述工艺室的内部区域分成所述预超临界工艺区和所述超临界工艺区。
28.如权利要求25所述的系统，其中所述超临界工艺区的所述底表面向下倾斜以形成所述预超临界工艺区。
29.如权利要求25所述的系统，其中所述预超临界工艺区包括从所述预超临界工艺区的底表面向上延伸的侧壁。
30.如权利要求29所述的系统，其中所述预超临界工艺区的向上延伸的侧壁倾斜以形成所述超临界工艺区。
31.如权利要求14所述的系统，其中所述预超临界工艺区围绕所述超临界工艺区的侧壁。
32.如权利要求14所述的系统，其中所述超临界工艺区的底表面的一部分凹陷以限定所述预超临界工艺区；所述预超临界工艺区的宽度朝着所述超临界工艺区逐渐减小；并且所述预超临界工艺区包括朝着所述超临界工艺区敞开的通道。
33.如权利要求14所述的系统，其中所述处理装置包括：工艺室，具有所述超临界工艺区；以及膨胀室，具有所述预超临界工艺区且与所述工艺室分隔开。
34.如权利要求33所述的系统，还包括：第一供给管，连接到所述膨胀室以从所述供给装置提供所述超临界流体到所述预超临界工艺区中；第二供给管，连接到所述工艺室以从所述供给装置提供所述超临界流体到所述超临界工艺区中；中间管，提供在所述工艺室和所述膨胀室之间以引导所述超临界流体的运动以及污染的超临界流体的运动；以及排放管，连接到所述膨胀室以从所述处理装置排放所述污染的超临界流体。
35.如权利要求14所述的系统，还包括以下中的至少一个：缓冲罐，提供在所述供给装置和所述处理装置之间；助溶剂存储罐，提供在所述供给装置和所述处理装置之间；助溶剂供给装置，包括混合助溶剂和所述超临界流体的混合器；回收罐，构造为存储从所述处理装置排放的超临界流体；以及再生装置，构造为将从所述处理装置排放的包含污染物的超临界流体再生为杂质从其去除的液态流体。
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