CN106206373B - 用于处理衬底的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理衬底的装置包括：注射构件，其具有第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴配置成向安装在支撑单元上的衬底供应第一化学品，所述第二喷嘴配置成向安装在支撑单元上的衬底供应与第一化学品不同的第二化学品；和控制器，其配置成在供应第二化学品之前供应第一化学品并控制待供应的第一化学品，所述第一化学品根据安装在支撑单元上的衬底上的薄膜类型而不同。

Description

用于处理衬底的装置和方法
技术领域
在本文中描述的本发明构思的实施方式涉及一种用于处理衬底的装置和方法。
背景技术
留在衬底表面上的污染物(诸如颗粒、有机污染物和金属污染物)恶化了半导体装置的特性和产品产量。为此，用于去除附着在衬底表面上的各种类型的污染物的清洗工艺在半导体制备中非常重要。
这种清洗衬底的工艺在半导体制备的各个单位步骤之前和之后都要执行。通常，清洗衬底包括：用于去除留在衬底上的外来金属衬底、有机物质或颗粒的化学处理工艺、用于利用去离子水去除留在衬底上的化学品的冲洗工艺和用于使用有机溶剂、超临界流体或氮气对衬底进行干燥的干燥工艺。
通常，在类似清洗工艺等的工艺期间，在将化学品供应到衬底上以处理衬底时，如果该化学品被直接供应到具有薄膜的衬底上，则由于化学品和衬底之间的摩擦而产生静电，从而造成用于向整个衬底表面散布化学品的时间延长。因此，在该工艺期间产生的水渍或烟气被吸附至衬底并损伤衬底，其中，该水渍是由飞溅在该衬底的暴露的表面上的化学品导致的。
发明内容
本发明构思的实施方式提供一种用于预防由衬底和化学品之间的摩擦引起的静电的装置和方法。
本发明构思的实施方式提供一种用于缩短用于向衬底散布化学品的时间的装置和方法。
本发明构思的实施方式提供一种用于预防对衬底的损伤的装置和方法。
根据本发明构思的主题并非限制于上述主题，但本领域技术人员可以从说明书和附图做出清晰的解释。
本发明构思的实施方式的一方面旨在提供一种用于处理衬底的装置，包括：外壳，其配置成为衬底处理工艺提供内部空间；支撑单元，其位于所述外壳中且用于将所述衬底安装在所述支撑单元上；注射构件，其具有第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴用于向安装在所述支撑单元上的所述衬底供应第一化学品，所述第二喷嘴用于向安装在所述支撑单元上的所述衬底供应与所述第一化学品不同的第二化学品；和控制器，其配置成在供应所述第二化学品之前供应所述第一化学品并控制待供应的所述第一化学品，所述第一化学品根据安装在所述支撑单元上的所述衬底上的薄膜的类型而不同。
所述控制器可以配置成：如果所述薄膜是疏水膜，则所述控制器控制使得作为化学品待供应的第一化学品含有异丙醇。
所述控制器可以配置成：如果所述薄膜是亲水膜，则所述控制器控制使得作为化学品待供应的第一化学品含有去离子水。
本发明构思的实施方式的另一方面旨在提供一种处理衬底的方法，包括：通过向所述衬底供应预湿化学品来对所述衬底进行预处理；以及在所述预处理之后，通过向所述衬底供应处理化学品来对所述衬底进行处理，其中，所述预处理包括供应根据所述衬底上的薄膜的类型而不同的所述预湿化学品。
如果所述薄膜是疏水膜，则所述预湿化学品可以含有异丙醇。
如果所述薄膜是亲水膜，则所述预湿化学品可以含有去离子水。
附图说明
上述和其他目的和特征通过以下参照附图的描述将变得清晰，其中在所有不同的附图中相同的附图标记指的是相同的部分，除非另有说明，并且其中：
图1是示意性示出根据本发明构思的实施方式的具有衬底处理装置的衬底处理设备的例子的平面图；
图2是示出设置在图1中的加工室的衬底处理装置的例子的截面图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图对本发明构思的实施方式进行描述。本发明构思的实施方式可以以各种形式修改并且本发明构思的范围并非解释为仅限于以下实施方式。这些实施方式将被提供以帮助本领域技术人员尽可能完全理解本发明构思。附图的形状或图案被放大以便更清楚地示出附图中元件的结构配置。
本发明构思的实施方式将对用于清洗衬底的衬底处理装置进行描述。然而，本发明构思可以不是限制性的而是可以应用于用以向衬底散布化学品的各种类型的装置。
在下文中将结合图1和图2对本发明构思的实施方式进行详细的描述。
图1是示意性示出根据本发明构思的实施方式的具有衬底处理装置的衬底处理装置1的例子的平面图。
参照图1，衬底处理装置1可以包括分度模块10和工艺执行模块20。分度模块10可以包括载入埠120和传送架140。载入埠120、传送架140和工艺执行模块20可以依次排列。载入埠120、传送架140和工艺执行模块20的排列方向将在下文中称作“第一方向12”。从装置的顶部看垂直于第一方向12的方向将在下文中称作“第二方向14”。垂直于包括第一方向12和第二方向14的面的方向将在下文中称作“第三方向16”。
容纳衬底W的载具130可以设在载入埠120中。可以设置多个载入埠120。多个载入埠120可以沿第二方向14排成一行。虽然图1示出具有四个载入埠120，但是载入埠120的个数还可以根据工艺执行模块20占用面积和加工效率的情况而增加或减少。在载具130中，可以形成插槽(未示出)以支撑衬底W的边缘。可以沿第三方向16设置多个插槽并且衬底W可以沿第三方向16相互隔离地堆叠在载具130中。载具130可以使用前端开口片盒(FOUP)。
工艺执行模块20可以包括缓冲单元220、传送室240和加工室260。传送室240的长度方向可以平行于第一方向12。加工室260可以布置在传送室240在第二方向14上的一侧和另一侧。置于传送室240一侧的加工室260可以相对于传送室240与置于传送室240另一侧的加工室260相对称。一部分加工室260可以沿传送室240的长度方向布置。此外，一部分加工室260可以相互堆叠。例如，加工室260可以以A×B(A和B是等于或大于1的自然数)的排列布置在传送室240的一侧。A表示排列在沿第一方向12的线上的加工室260的数目以及B表示排列在沿第三方向16的线上的加工室260的数目。在传送室240的一侧设置4个或6个加工室260时，加工室260可以以2×2或3×2的排列布置。加工室260的数目还可以增加或减小。不同于上述配置，加工室260可以仅设置在传送室240的一侧。此外，不同于上述配置，加工室260可以以单层设置在传送室240的一侧和另一侧。
缓冲单元220可以设置在传送架140和传送室240之间。缓冲单元220可以在传送室240和传送架140之间提供用于衬底W在被搬运之前所停留的空间。缓冲单元220可以在内部具有安装衬底W的插槽(未示出)，并且可以设置多个在第三方向16相互隔离的插槽(未示出)。在缓冲单元220中，面向传送架140的表面和面向传送室240的表面可以分别打开。
传送架140可以在缓冲单元220和设在载入埠120中的载具130之间搬运衬底W。传送架140可以具有分度轨道142和分度机器人144。分度轨道142的长度方向可以沿第二方向14设置。分度机器人144可以安装在分度轨道142上并可以沿着第二方向14在分度轨道142上以直线路线移动。分度机器人144可以包括底座144a、主体144b和分度臂144c。底座144a可以安装成沿分度轨道142可移动。主体144b可以耦合于底座144a。主体144b可以设置成沿第三方向16在底座144a上可移动。此外，主体144b可以设置成在底座144a上可旋转。分度臂144c可以耦合于主体144b并可以设置成相对于主体144b可前后移动。可以设置多个分度臂144c并且各分度臂144c可以单独被驱动。分度臂144c可以沿第三方向16相互隔离地堆叠。一部分分度臂144c可以用来将衬底W从工艺执行模块20搬运到载具130，并且另一部分分度臂144c可以用来将衬底W从载具130搬运到工艺执行模块20。这可以预防在工艺执行之前通过分度机器人144运入和运出衬底W时从衬底W产生的颗粒在工艺执行之后被吸附至衬底W。
传送室240可以在缓冲单元220与加工室260之间和在加工室260与加工室260之间搬运衬底W。传送室240可以具有导向轨道242和主机器人244。导向轨道242的长度方向可以沿第一方向12设置。主机器人244可以安装在导向轨道242上并可以沿第一方向12在导向轨道242上以直线路线移动。主机器人244可以包括底座244a、主体244b和主臂244c。底座244a可以安装成沿导向轨道242可移动。主体244b可以耦合于底座244a。主体244b可以设置成沿第三方向16在底座244a上可移动。此外，主体244b可以设置成在底座244a上可旋转。主臂244c可以耦合于主体244b并可以相对于主体244b前后移动。可以设置多个主臂244c并且各主臂244c可以单独被驱动。主臂244c可以沿第三方向16相互隔离地堆叠。用来将衬底W从缓冲单元220搬运到加工室260中的主臂244c可以与将衬底W从加工室260搬运到缓冲单元220中时所使用的主臂244c不同。
加工室260可以在内部具有用于进行清洗衬底W工艺的衬底处理装置300。在各加工室260中设置的衬底处理装置300可以根据清洗工艺的种类而可具有不同的结构。有选择地，分别设置在加工室260中的衬底处理装置300在结构上可以相同。有选择地，加工室260可以分成多个组。设置在相同组的加工室260中的衬底处理装置300可以在结构上相同。设置在不同组的加工室260中的衬底处理装置300可以在结构上不同。例如，在将加工室260分成两组的情况下，第一组的加工室260可以设置在传送室240的一侧，而第二组的加工室260可以设置到传送室240的另一侧。有选择地，在传送室240的一侧和另一侧，第一组的加工室260可以设置在传送室240的下层。在传送室240的一侧和另一侧，第二组的加工室260可以设置在传送室240的上层。可以根据化学品的种类或清洗模式使第一组的加工室260区别于第二组的加工室260。
现在，用于使用处理化学品对衬底W进行清洗的衬底处理装置300的例子将在下文中描述。图2是示出衬底处理装置300的例子的截面图。参照图2，衬底处理装置300可以包括外壳320、支撑单元、升降单元360、注射构件380和控制器400。
外壳320可以提供用于执行衬底处理工艺的空间。外壳320的顶部可以是开放的。外壳320可以包括内部回收管322、中间回收管324和外部回收管326。回收管322、324和326可以回收用在制备工艺中的不同类型的处理化学品。内部回收管322可以塑造成环绕旋转头340的环型圈。中间回收管324可以塑造成环绕内部回收管322的环型圈。外部回收管326可以塑造成环绕中间回收管324的环型圈。内部回收管322的内部空间322a、内部回收管322与中间回收管324之间的空间324a和中间回收管324与外部回收管326之间的空间326a可以起到入口的作用，通过所述入口处理化学品分别流入内部回收管322、中间回收管324和外部回收管326。回收管322、324和326可以与向回收管322、324和326的底部垂直延长的回收管道322b、324b和326b连接。回收管道322b、324b和326b可以排出分别通过回收管322、324和326流入回收管道322b、324b和326b的处理化学品。通过外部再循环系统(未示出)，可以使排出的处理化学品再循环。
支撑单元可以设置在外壳320中。衬底W可以置于支撑单元上。支撑单元可以具有旋转头340。根据实施方式，旋转头340可以设置在外壳340中。在工艺期间，旋转头340可以支撑并旋转衬底W。旋转头340可以包括主体342、支撑销344、卡盘销346和支撑轴348。主体342从装置的顶部看可以具有圆形顶面。主体342的底部可以固定地耦合于通过马达349可旋转的支撑轴348。可以设置多个支撑销344。支撑销344可以以一定间隔相互隔离地布置在主体342的顶面的边缘并可以从主体342向上突出。支撑销344可以通过支撑销344的组合而布置成总体具有环型圈状。支撑销344可以支撑衬底W的后部边缘从而使衬底W与主体342的顶面相隔一定距离。可以设置多个卡盘销346。与支撑销344相比，卡盘销346可以与主体342的中心相隔更远。卡盘销346可以从主体342向上突出。卡盘销346可以支撑衬底W的侧面以防止当旋转头340旋转时衬底W脱离其初始位置。卡盘销346可以在待机位置和支撑位置之间沿主体342的半径方向以直线路线移动。待机位置比支撑位置离主体342的中心更远。当衬底W加载到旋转头340或从旋转头340卸载时，卡盘销346可以置于待机位置，且当对衬底W执行工艺时，卡盘销346可以置于支撑位置。在支撑位置，卡盘销346可以与衬底W的侧面接触。
升降单元360可以以直线路线上下移动外壳320。根据外壳320的上下移动，外壳320可以改变相对于旋转头340的相对高度。升降单元360可以包括支架362、移动轴364和驱动器366。支架362可以固定在外壳320的外墙面上。支架362可以固定地耦合于被驱动器366上下移动的移动轴364。当衬底W置于或吊离旋转头340时，外壳320可以降下来从而允许旋转头340向外壳320的顶部突出。此外，在工艺期间，可以根据供给衬底W的处理化学品的种类而调整外壳320的高度从而允许处理液流入预定的回收管。例如，当用第一处理化学品处理衬底W时，衬底W可以置于对应于内部回收管322的内部空间322a的高度上。此外，当用第二处理化学品和第三处理化学品处理衬底W时，衬底W可以分别置于对应于内部回收管322与中间回收管324之间的空间324a和中间回收管324与外部回收管326之间的空间326a的高度上。与上述不同，升降单元360可以上下移动旋转头340而不是外壳320。
注射构件380可以在衬底处理工艺期间向衬底W供应化学品。注射构件380可以包括喷嘴支架382、第一喷嘴、第二喷嘴、支撑轴386和驱动器388。
支撑轴386的长度方向可以沿第三方向16设置并且支撑轴的下端可以耦合于驱动器388。驱动器388可以旋转并升降支撑轴386。喷嘴支架382可以垂直耦合于与驱动器388耦合的支撑轴386的末端的对端。第一喷嘴和第二喷嘴可以安装在喷嘴支架382末端的底部。驱动器388可以使第一喷嘴和第二喷嘴向加工位置和待机位置移动。加工位置可以对应于第一喷嘴和第二喷嘴位于外壳320的垂直上方的位置。待机位置可以对应于第一喷嘴和第二喷嘴不位于外壳320的垂直上方的位置。可以设置一个或多个注射构件380。在设置多个注射构件380的情况下，多个注射构件380可以注射不同的化学品。
第一喷嘴可以向安装在旋转头340上的衬底W供应第一化学品。第一喷嘴可以通过用于储存不同种类的第一化学品的容器的各自的供应管道与相应容器相连。供应管道可以配有其各自的阀门。
第二喷嘴可以向安装在旋转头340上的衬底W供应第二化学品。第二化学品的种类可以与第一化学品不同。第二喷嘴可以通过用于储存不同种类的第二化学品的容器的各自的供应管道与相应容器相连。供应管道可以配有其各自的阀门。
控制器400可以控制第一喷嘴在通过第二喷嘴供应第二化学品之前通过第一喷嘴供应第一化学品。例如，在向衬底W供应处理化学品的处理步骤之前向衬底W供应预湿化学品的预处理步骤中，第一化学品可以是预处理步骤中的预湿化学品并且第二化学品可以是处理步骤中向衬底W供应的处理化学品。
根据实施方式，在预处理步骤中，控制器400可以控制待向衬底W供应的第一化学品，所述第一化学品根据衬底W上的薄膜种类而不同。第一化学品可以是取决于衬底W上的薄膜的类型的预湿化学品，所述预湿化学品具有最小化与薄膜之间的摩擦的功能。例如，当衬底W上的薄膜是疏水膜时，控制器400可以打开与第一喷嘴相连的阀门中与储存异丙醇(ISP)的容器相连的一个并可以关闭其他阀门，然后向衬底W供应异丙醇。此外，当衬底W上的薄膜是亲水膜时，控制器400可以打开与第一喷嘴相连的阀门中与储存去离子水的容器相连的一个并可以关闭其他阀门，然后向衬底W供应去离子水。
此外，在处理步骤中，控制器400可以控制待向衬底W供应的第二化学品，所述第二化学品根据安装在旋转头340上的衬底W上的薄膜或工艺的种类而不同。例如，当衬底W上的薄膜是疏水膜时，控制器400可以打开与第二喷嘴相连的阀门中与储存碱性化学品的容器相连的一个并可以关闭其他阀门，然后向衬底W供应碱性化学品。此外，当衬底W上的薄膜是亲水膜时，控制器400打开与第二喷嘴相连的阀门中与储存酸性化学品的容器相连的一个并可以关闭其他阀门，然后向衬底W供应酸性化学品。另外，控制器400可以不管化学品的酸度而根据工艺种类控制使得化学品恰当地供应给衬底W。
如上所述，与直接向衬底W散布处理液的情况相比，通过供应根据衬底W上的薄膜的种类而不同的预湿化学品(其可以减少与衬底W的摩擦)，衬底W变湿的时间更短，因此可以通过防止烟气或溅出的处理液被吸附至衬底W而预防对衬底W的损伤。此外，与直接向衬底W散布处理液的情况相比，由于衬底W被设置在由预湿化学品造成的湿润状态，可以允许缩短向衬底W散布处理液的时间。
根据本发明构思的实施方式的装置和方法可以预防由衬底与化学品之间的摩擦引起的静电。
根据本发明构思的实施方式的装置和方法可以缩短向衬底散布化学品的时间。
根据本发明构思的实施方式的装置和方法可以预防对衬底的损伤。
虽然本发明构思已经参照示例性实施方式进行了描述，但对本领域的技术人员显而易见的是，可在不背离本发明构思的精神和范围的情况下对本发明作出各种变化和修改。因此，应理解的是上述实施方式并非限制性的，而是示意性的。

Claims (3)

1.一种用于处理衬底的装置，所述装置包括：
外壳，其配置成为衬底处理工艺提供内部空间；
支撑单元，其位于所述外壳中且用于将所述衬底安装在所述支撑单元上；
注射构件，其具有第一喷嘴和第二喷嘴，其中，所述第一喷嘴用于向安装在所述支撑单元上的所述衬底供应预处理化学品，所述第二喷嘴用于向安装在所述支撑单元上的所述衬底供应与所述预处理化学品不同的处理化学品，其中所述第一喷嘴连接到用于存储多种第一化学品的容器，且所述第二喷嘴连接到用于存储多种第二化学品的容器；和
控制器，其配置成在供应所述处理化学品之前供应所述预处理化学品并基于在所述衬底上的薄膜的类型来从所述多种第一化学品中选择所述预处理化学品和从所述多种第二化学品中选择所述处理化学品以降低所述衬底与所述预处理化学品或所述处理化学品之间的摩擦。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器配置成：如果所述薄膜是疏水膜，则所述控制器选择含有异丙醇的预处理化学品。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述控制器配置成：如果所述薄膜是亲水膜，则所述控制器选择含有去离子水的预处理化学品。
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