CN109300802A - 用于干燥晶片的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于干燥晶片的装置及方法。对于使用多个晶片和有机溶剂的晶片干燥装置，所述晶片干燥装置包括：腔室，用于干燥多个晶片；第一出口，设置在腔室的一个表面中，用于排出有机溶剂；入口，设置在腔室中，用于引入超临界流体；第二出口，用于排出超临界流体；以及调速阀，用于调节通过第一出口排出的有机溶剂的速度。

Description

用于干燥晶片的装置及方法
技术领域
本发明总体涉及用于干燥晶片的装置及方法，更具体地，涉及一种用于干燥晶片的有效装置和方法。
背景技术
在这里，提供了与本发明相关的背景技术，但不一定是现有技术。
图1是示出在韩国专利公开第10-2010-0124584号中提出的用于处理基板的装置和方法的示例性实施方式的视图。
根据上述发明，基板处理装置1包括处理室100，其包括第一内部空间S1和位于第一内部空间S1上方的第二内部空间S2。在第一内部空间S1内，对基板W进行蚀刻工艺和清洁工艺，其称为第一工艺处理。在第二内部空间S2内，使用超临界流体对基板W进行干燥工艺，其称为第二工艺处理。
在第一工艺处理完成后，基板支撑构件20或处理室100通过驱动构件23选择性地提升，从而基板支撑构件20位于第二内部空间S2中。第二内部空间S2通过密封构件(未示出)与第一内部空间S1隔离。固定块16通过驱动单元(未示出)插入到固定槽11中以固定支撑板21。
当基板支撑构件20固定到第二内部空间S2时，通过供给路径14供给处理流体，从而对基板W进行第二工艺处理。在第二工艺处理中，将超临界流体状态的二氧化碳供给到第二内部空间S2，从而使基板W干燥。当超临界流体状态的二氧化碳供给到清洁的基板W时，停留在基板W的图案表面上的异丙醇(IPA)溶解在超临界流体状态的二氧化碳中。含有IPA的超临界流体状态的二氧化碳通过排出路径12排出。
泵26可以用作加压构件，并且泵26对二氧化碳加压直到二氧化碳达到超临界流体状态。当超临界流体状态的二氧化碳供给到第二内部空间S2时，停留在清洁的基板W的图案表面上的IPA溶解在超临界流体状态的二氧化碳中。含有IPA的超临界二氧化碳通过排出路径12排出以干燥基板W。
为了干燥基板W而不引起图案塌陷，需要除去溶解在超临界流体状态的二氧化碳中的所有IPA。这是因为如果干燥混合有IFA的基板W，则在基板W上发生污点或图案塌陷。此时，为了在排出混合有IPA的二氧化碳的同时保持二氧化碳的超临界流体状态，保持压力是必要的。也就是说，存在在第二内部空间S2中除去IPA需要很长时间的问题，并且存在由于晶片处理装置是单晶片型装置而导致生产率降低的问题。
此外，使用半导体装置的制造工艺包括诸如光刻工艺、蚀刻工艺和离子注入工艺的各种工艺。在完成每个工艺之后并且在进行下一个工艺之前，进行清洁工艺和干燥工艺以除去残留在晶片表面上的杂质和残留物，以便清洁晶片的表面。例如，在蚀刻工艺后的晶片的清洁工艺中，将用于清洗工艺的化学液体供给到晶片的表面，然后供给纯水以进行漂洗工艺。在漂洗处理之后，进行干燥处理，其中，除去残留在晶片表面上的纯水以便干燥晶片。作为进行干燥处理的方法，例如，已知用异丙醇(IPA)代替晶片上的纯水来干燥晶片。然而，在这种干燥处理时，存在由于液体的表面张力使得在晶片上形成的图案塌陷的问题。
本发明涉及一种使用超临界流体快速干燥多个晶片的晶片干燥装置。
发明内容
技术问题
技术问题稍后将在“具体实施方式”的最后部分中描述。
技术方案
该部分提供了本发明的总体概述，并不全面公开其全部范围或其全部特征；因此，不应将其解释为限制本发明的范围。
根据本发明的一个方面，对于其中使用多个晶片和有机溶剂的晶片干燥装置，提供了晶片干燥装置，其包括：腔室，用于干燥多个晶片；第一出口，设置在腔室的一个表面中，用于排出有机溶剂；入口，设置在腔室中，用于引入超临界流体；第二出口，用于排出超临界流体；以及调速阀，用于调节通过第一出口排出的有机溶剂的速度。
根据本发明的另一方面，对于干燥晶片的方法，提供了用于干燥晶片的方法，包括以下步骤：准备设置有第一出口和第二出口的腔室；用有机溶剂填充腔室的内部；在填充有有机溶剂的腔室内设置多个晶片；将超临界流体注入到腔室中；以及将压力降低至环境压力，其中，将超临界流体注入到腔室中的步骤还包括以下步骤：通过第一出口排出有机溶剂；以及通过第二出口排出有机溶剂和超临界流体，直至仅剩下超临界流体。
有益效果
有益效果稍后将在“具体实施方式”的最后部分中描述。
附图说明
图1是示出在韩国专利公开第10-2010-0124584号中提出的用于处理基板的装置和方法的示例性实施方式的视图。
图2至图4是示出根据本发明的用于干燥晶片的方法的视图。
图5是示出根据本发明的用于干燥晶片的装置的示例性实施方式的视图。
图6是示出根据本发明的设置有多个晶片的引导件的视图。
图7是说明根据本发明的超临界流体的曲线图。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明。
图2至图4是示出根据本发明的用于干燥晶片的方法的视图。
首先，准备设置有第一出口110和第二出口120的腔室100。腔室100可以是用于干燥的腔室100，因为晶片W表面上的有机溶剂300在腔室100内干燥。
此后，腔室100被填充有机溶剂300。有机溶剂300优选地填充在晶片W的高度之上，以设置在腔室100内。也就是说，填充有机溶剂300使得晶片W充分浸入腔室100中。然后，将在单晶片设备的每个清洁室中用有机溶剂置换处理的晶片W(湿处理的和保持湿润状态)在最短的时间内传送到腔室100中。直到随后的晶片W以相同的方式填充在腔室100内，它们牢固地置于有机溶剂300中。如果晶片W暴露而没有被有机溶剂300充分保护，则发生水斑和图案塌陷。
此后，多个晶片W设置在填充有有机溶剂300的腔室100中。多个晶片W可以设置在引导件200中。引导件200设置在腔室100内，使得晶片W以预定间隔固定。多个晶片W可以设置成垂直于底部。引导件200在图6中示出。
随后，将超临界流体400注入到腔室100中。超临界流体400可以是例如二氧化碳、氩气等。当将超临界流体400供给到有机溶剂300时，超临界流体400扩散到有机溶剂300中，同时有机溶剂300也扩散到超临界流体400中。同时，有机溶剂300和超临界流体400之间的界面也向下移动。然而，如果没有排出有机溶剂300，则最终在超临界流体400中存在大量的有机溶剂300，导致转化为纯超临界流体400的问题。结果是，发生处理时间的过度延长。相反，当有机溶剂300缓慢排出时，超临界流体400和有机溶剂300完全混合，同时有机溶剂300的表面被均匀地保持。此时，有机溶剂300通过第一出口110排出。当有机溶剂300离开第一出口110时，有机溶剂300优选地以0.2mm/s至10mm/s的速度排出。当有机溶剂300以小于0.2mm/s的速度排出时，干燥工艺所需的时间过度增加。当有机溶剂300以大于10mm/s的速度排出时，有机溶剂300和超临界流体400之间的边界在溶剂300排出时摇动，并且由于表面张力梯度而产生图案塌陷现象(位置差异)或超临界流体400和有机溶剂300彼此不充分混合。也就是说，如果超临界流体400和有机溶剂300充分混合以不能获得足够低的表面张力状态，则在晶片W中可能发生诸如图案塌陷的干燥失败。由于仅在有机溶剂300和超临界流体400之间的界面处进行混合，有机溶剂300和超临界流体400的残留量较少，从而可以缩短创造纯超临界流体400的气氛的时间。
优选地，在将超临界流体400注入到腔室100中的步骤期间，腔室100中的压力保持为高于超临界流体400的临界压力。这是因为需要高于一定水平的压力以保持腔室100中超临界流体400的状态。为此，超临界流体400连续地注入到腔室100中，同时有机溶剂300通过第一出口110排出。例如，可以根据排出有机溶剂300的速度将超临界流体400注入到腔室100中。
当超临界流体400和有机溶剂300在有机溶剂300的表面混合时，晶片W被干燥。由于超临界流体400同时具有气体和液体特性，因此其渗透到狭窄的区域，并能够稳定地干燥晶片W。
当液态的有机溶剂300完全排出时，混合在一起的有机溶剂300和超临界流体400保持在腔室100中。当将超临界流体400连续地注入到腔室100中时，有机溶剂300和超临界流体400通过第二出口120排出，直到只有超临界流体400保留在腔室100内。
也就是说，保持压力以保持腔室100中超临界流体的状态，排出有机溶剂300和超临界流体400以及注入超临界流体400的工艺交替地和重复地进行，使得只有超临界流体400保留在腔室100中。
此后，将压力降至大气压。当只有超临界流体400保持在腔室100中时，压力降低到大气压。然后，由于超临界流体400成为气体并蒸发，所以晶片W立即干燥。
图5是示出根据本发明的用于干燥晶片的装置的示例性实施方式的视图。
用于干燥晶片的装置包括：腔室100、第一出口110、入口130、第二出口120和调速阀111。
在腔室100内，干燥多个晶片W。例如，腔室100可以由不锈钢材料形成。这是因为腔室100必须承受超过临界压力。
第一出口110设置在腔室100的一个表面中并排出有机溶剂300。入口130设置在腔室100的一个表面中，并将超临界流体400供给到腔室100。
第二出口120排出通过入口130引入的超临界流体400。第二出口120还可以排出与超临界流体400混合的有机溶剂300。第二出口120优选地位于腔室100的下部中心。这是因为当通过第二出口排出有机溶剂300时，优选地缓慢排出，使得有机溶剂300和超临界流体400之间的界面始终降低，并且为了使晶片W之间(即有机溶剂300与超临界流体400之间)形成的界面降低，同时保持水平的平坦度，第二出口120的位置是重要的。
调速阀111设置在第一出口110中，以调节通过第一出口110排出的有机溶剂300的速度。例如，有机溶剂300优选地以0.2mm/s至10mm/s的速度排出。有机溶剂300可以使用具有低界面能的醇。例如，有机溶剂300可以包含IPA、乙醇和甲醇中的一者。
当有机溶剂300通过调速阀111排出时，超临界流体400流入腔室100。这是因为为了将超临界流体400保持在腔室100中，需要高于一定水平的温度和压力，并且供给的超临界流体400与从腔室100排出的有机溶剂300一样多。也就是说，优选地，腔室100内的压力应当保持为高于超临界流体400的临界压力。
图6是示出根据本发明的设置有多个晶片的引导件的视图。
图6是示出通过图5中的AA’切割的截面的平面图。导向件200可以形成在腔室100中。引导件200可以形成为腔室100的一部分。引导件200形成为使得晶片W可以固定，并且可以在其间以预定间隙定位多个晶片W。
图7是说明根据本发明的超临界流体的曲线图。
三相点是气体、液体和固体三相可以平衡共存的温度和压力。物质的状态取决于温度和压力。此时，固体、液体和气体三种状态共存的温度和压力条件称为三相点。例如，水的三相点是温度为0.009℃，压力为4.58mmHg。在纯无空气的水中，水、冰和水蒸气在这种状态下同时存在。
临界点是物质可以以液相或气相平衡存在的极限点。在低于临界点的压力和温度条件下，它们以气相、液相和固相存在。相和针对各相绘制的曲线是指两相处于平衡共存的温度和压力条件。也就是说，两相在该线上方处于平衡状态，但是当温度或压力稍微改变时，相变为相应的相。
超临界状态是物质置于高于临界点的温度和压力下的状态。此时，液相和气相之间的区别消失。随着任何物质的温度或压力的增加，液相的密度由于热膨胀而降低，气相的密度随着压力的增加而增加。当温度或压力进一步增加以达到高于临界点的高温和高压条件时，液体的密度变得等于气体的密度，因此两相之间的区别消失。
在下文中，将描述本发明的各种实施方式。
(1)对于使用多个晶片和有机溶剂的晶片干燥装置，所述晶片干燥装置包括：腔室，用于干燥多个晶片；第一出口，设置在腔室的一个表面中，用于排出有机溶剂；入口，设置在腔室中，用于引入超临界流体；第二出口，用于排出超临界流体；以及调速阀，用于调节通过第一出口排出的有机溶剂的速度。
(2)根据所述晶片干燥装置，其中，有机溶剂以0.2mm/s至10mm/s的速度排出。
(3)根据所述晶片干燥装置，其中，超临界流体根据有机溶剂通过调速阀流出的速度而流入。
(4)根据所述晶片干燥装置，其中，腔室内的压力被保持为高于超临界流体的临界压力。
(5)根据所述晶片干燥装置，其中，有机溶剂包含异丙醇、乙醇和甲醇中的一者。
(6)根据所述晶片干燥装置，其中，腔室由不锈钢形成。
(7)对于用于干燥晶片的方法，用于干燥晶片的方法包括以下步骤：准备设置有第一出口和第二出口的腔室；用有机溶剂填充腔室的内部；在填充有有机溶剂的腔室内设置多个晶片；将超临界流体注入到腔室中；以及将压力降低至环境压力，其中，将超临界流体注入到腔室中的步骤还包括以下工艺：通过第一出口排出有机溶剂；以及通过第二出口排出有机溶剂和超临界流体，直至仅剩下超临界流体。
首先，填充有机溶剂，使得晶片充分浸入腔室中。然后，当在填充有有机溶剂的腔室中设置多个晶片时，将在前一步骤中用有机溶剂置换处理的晶片(保持湿润状态)在最短时间内传送到腔室中。直到随后的晶片以相同的方式填充在腔室内，它们牢固地置于有机溶剂中。
(8)根据所述用于干燥晶片的方法，其中，在将超临界流体注入到腔室中的步骤中，腔室中的压力被保持为高于超临界流体的临界压力。
(9)根据所述用于干燥晶片的方法，其中，在通过第一出口排出有机溶剂的工艺中，有机溶剂以0.2mm/s至10mm/s的速度排出。
(10)根据所述用于干燥晶片的方法，其中，在用有机溶剂填充腔室的内部的步骤中，填充有机溶剂，使得多个晶片浸入其中。
(11)根据所述用于干燥晶片的方法，其中，在通过第一出口排出有机溶剂的工艺中，还设置有调速阀，用于调节排出有机溶剂的速度，从而使超临界流体根据有机溶剂通过调速阀排出的速度而流入。
(12)根据所述用于干燥晶片的方法，其中，在设置多个晶片的步骤中，多个晶片置于腔室内。
根据本发明，提供了一种用于干燥晶片的有效装置和方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种通过缓慢排出有机溶剂来干燥多个晶片的装置和方法。
[附图标记说明]
100：腔室
110：第一出口
111：调速阀
120：第二出口
200：引导件
300：有机溶剂
W：晶片
400：超临界流体。

Claims (11)

1.一种使用多个晶片和有机溶剂的晶片干燥装置，所述晶片干燥装置包括：腔室，其用于干燥多个晶片；
第一出口，其设置在所述腔室的一个表面中，用于排出所述有机溶剂；
入口，其设置在所述腔室中，用于引入超临界流体；
第二出口，其用于排出所述超临界流体；以及
调速阀，其用于调节通过所述第一出口排出的所述有机溶剂的速度。
2.根据权利要求1所述的晶片干燥装置，其中，
所述有机溶剂以0.2mm/s至10mm/s的速度排出。
3.根据权利要求1所述的晶片干燥装置，其中，
所述腔室内的压力被保持为高于所述超临界流体的临界压力。
4.根据权利要求1所述的晶片干燥装置，其中，
所述有机溶剂包含异丙醇、乙醇和甲醇中的一者。
5.根据权利要求1所述的晶片干燥装置，其中，
所述腔室由不锈钢形成。
6.一种用于干燥晶片的方法，包括：
步骤a：准备设置有第一出口和第二出口的腔室；
步骤b：用有机溶剂填充所述腔室的内部；
步骤c：在填充有所述有机溶剂的所述腔室内设置多个晶片；
步骤d：将超临界流体注入到所述腔室中；以及
步骤e：将压力降低至环境压力，
其中，步骤d包括：
步骤d1：通过所述第一出口排出所述有机溶剂；以及
步骤d2：通过所述第二出口排出所述有机溶剂和所述超临界流体，直至仅剩下所述超临界流体。
7.根据权利要求6所述的用于干燥晶片的方法，其中，
在所述步骤d中，所述腔室中的压力被保持为高于所述超临界流体的临界压力。
8.根据权利要求6所述的用于干燥晶片的方法，其中，
在所述步骤d1中，所述有机溶剂以0.2mm/s至10mm/s的速度排出。
9.根据权利要求6所述的用于干燥晶片的方法，其中，
在所述步骤b中，填充所述有机溶剂，使得多个晶片浸入所述有机溶剂中。
10.根据权利要求6所述的用于干燥晶片的方法，其中，
在所述步骤d1中，还设置有调速阀，所述调速阀用于调节所述有机溶剂排出的速度，所述超临界流体根据所述有机溶剂通过所述调速阀排出的速度而流入。
11.根据权利要求6所述的用于干燥晶片的方法，其中，
在所述步骤c中，将所述多个晶片插入所述腔室中。
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