CN111106033B - 基板处理装置及基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施例提供基板处理装置及基板处理方法，基板处理方法包括以下步骤：向基板表面供给高表面张力液体而形成高表面张力液膜；向形成有所述高表面张力液膜的基板的中心区域供给低表面张力液体，从而将所述高表面张力液膜替换成所述低表面张力液体；以及在供给所述低表面张力液体的步骤中至少一部分时间区期间，追加供给所述高表面张力液体。

Description

基板处理装置及基板处理方法
技术领域
本发明涉及能够有效干燥清洗后的基板的基板处理装置及基板处理方法。
背景技术
为了在进行通过药液的药液处理及通过去离子水(DIW)等冲洗液的冲洗处理之后，将附着在基板表面的冲洗液去除，提出有许多干燥方法。
作为其中之一，公知有使用含有表面张力比去离子水小的IPA(Isopropylalcohol；异丙醇)等有机溶剂成分的低表面张力液体的干燥方法。
例如，在专利文献1中公开有以下方法：将DIW(De-ionized water；去离子水)用IPA替换时，在以比较小的RPM旋转的基板保持DIW液膜之后，将IPA向基板的中心区域喷出。
但是，这种方法会产生局部性替换的区间例如空域(Finger)，而IPA替换区域从被喷射IPA的基板的中心区域向外径方向不均匀扩大。若在该状态下，就那么进行基板的干燥，则有在上述的区间产生颗粒的担忧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国授权专利10-0935977
发明内容
本发明提供一种能够将DIW稳定地用IPA替换的基板处理装置及基板处理方法。
本发明的目的不限于前述，未提及的本发明的其它目的及优点可以通过以下的说明得到理解。
本发明的实施例的基板处理方法可以包括以下步骤：向基板表面供给高表面张力液体而形成高表面张力液膜；向形成有所述高表面张力液膜的基板的中心区域供给低表面张力液体，从而将所述高表面张力液膜替换成所述低表面张力液体；以及在供给所述低表面张力液体的步骤中至少一部分时间区期间，追加供给所述高表面张力液体。
另外，本发明的实施例的基板处理装置可以包括：腔室；旋转卡盘，在所述腔室内设置成能够旋转，并支承基板；DIW喷嘴臂，设置于所述旋转卡盘的一侧，并具备向基板表面喷射去离子水的DIW喷射嘴；以及IPA喷嘴臂，设置于所述旋转卡盘的一侧，并具备向基板表面喷射异丙醇的IPA喷射嘴。
另外，本发明的实施例的基板处理装置可以包括：腔室；旋转卡盘，在所述腔室内设置成能够旋转，并支承基板；以及喷嘴臂，设置于所述旋转卡盘的一侧，并具备向基板表面喷射去离子水的DIW喷射嘴及向基板表面喷射异丙醇的IPA喷射嘴，所述DIW喷射嘴包括：第一DIW喷嘴，向基板的中心区域喷射去离子水；以及第二DIW喷嘴，向基板的中间区域喷射去离子水。
根据本发明的实施例，在低表面张力液体(IPA)供给到形成有高表面张力液膜(DIW)的基板表面而将DIW替换成IPA的区域的外侧，从DIW喷射嘴追加喷射DIW。由此，在向基板的中央喷射IPA而将DIW替换成IPA时，基板的IPA替换区域从中心区域向半径方向均匀扩大，从而使得能够稳定地进行干燥工艺。
应当理解，本发明的效果不限于以上所述的效果，而是包括从本发明的详细说明或权利要求书中所记载的发明的构成能够推出的所有效果。
附图说明
图1是示出本发明的实施例的基板处理方法的流程图。
图2是简要示出本发明的第一实施例的基板处理装置的横截面图。
图3是示出本发明的第一实施例的基板处理装置的主要部分的立体图。
图4是示出本发明的第一实施例的基板处理装置的一部分的侧视图。
图5是示出本发明的第一实施例的基板处理装置的一部分的俯视图。
图6是示出本发明的第二实施例的基板处理装置的立体图。
图7是示出本发明的第三实施例的基板处理装置的立体图。
附图标记说明
100：腔室；110：出入口；200：旋转卡盘；300：DIW喷嘴臂；310：DIW喷射嘴；311：第一DIW喷嘴；312：第二DIW喷嘴；400：IPA喷嘴臂；410：IPA喷射嘴；500：喷嘴臂；510：IPA喷射嘴；520：DIW喷射嘴。
具体实施方式
以下，参考所附的附图，详细说明本发明的实施例。本发明能够以各种不同形态实现，不限于此处说明的实施例。
为了明确说明本发明，对于与本发明的本质无关的部分，有时省略对其的具体说明，对在整个说明书中相同或类似的构成要件有时赋予相同的附图标记。
另外，当说明为某部分“包括”某构成要件时，其除非有特别相反的记载，并非排除其它构成要件而是意指可以还包括其他构成要件。在此所使用的专业术语仅出于提及特定实施例的意图，无意限定本发明，除非在本说明书中另有定义，可以以具备本发明所属技术领域的一般知识的人所理解的概念来解释。
图1示出本发明的实施例的基板处理方法。
参考图1，本发明的实施例的基板处理方法包括冲洗工艺、干燥工艺。
冲洗工艺包括在通过旋转卡盘200以预定速度旋转的基板表面形成高表面张力液膜的步骤(S10)。即，形成高表面张力液膜的步骤(S10)是向通过药液等进行清洗处理的基板表面供给高表面张力液体即冲洗液而去除药液的步骤。高表面张力液体例如可以适用DIW(De-ionized water；去离子水)。
在本发明的实施例中，基板表面意指形成有器件图案的基板的图案形成面。
在本发明的实施例中，为了便于说明，基板可以划分为三个区域。例如，可以将从基板的中心至预定半径的低表面张力液体冲撞的范围划分为中心区域(Center area)CA，将从中心区域至其外侧的预定半径的划分为中间区域(Middle area)MA，将从中间区域至基板的缘边划分为边缘区域(Edge area)EA(参考图2)。
在形成高表面张力液膜的步骤(S10)中，存在于待机位置的DIW喷嘴臂向基板的中央侧转动，向基板表面喷出DIW。此时，由于基板通过旋转卡盘200以预定速度旋转，因此喷射到基板的中心区域的DIW在基板的离心力下向基板的半径方向分散。
更优选的是，在DIW喷嘴臂设置中心区域用DIW喷射嘴及中间区域用DIW喷射嘴，从而向基板的中央区域及中间区域同时喷出DIW。即，在将DIW仅向中央区域喷出的情况下，即使DIW在离心力下向基板的半径方向分散，可能不会形成均匀的水膜，因此优选的是，不仅是基板的中心区域，还向中间区域也一起喷出。此时，可以将向基板喷出的DIW整体流量向中心区域和中间区域平分喷出。
干燥工艺包括将在基板形成的高表面张力液膜替换为低表面张力液体的步骤(S20)。在该步骤(S20)中，为了将在基板的表面形成膜的高表面张力液体去除，将高表面张力液体替换为低表面张力液体。低表面张力液体例如可以适用IPA(Isopropyl Alcohol；异丙醇)。
在替换为低表面张力液体的步骤(S20)中，存在于待机位置的IPA喷嘴臂向基板的中央侧转动，向基板中央喷出IPA。此时，IPA喷嘴臂的IPA喷射嘴既可以以固定于基板的中央侧的状态喷射IPA，或者也可以向基板的边缘方向扫出(Scan-out)。
干燥工艺包括向基板追加供给高表面张力液体的步骤(S30)。例如，在将高表面张力液体替换为低表面张力液体时，在基板的中间区域可能产生生成空域的指进(Fingering)现象。为了防止其，向基板的中间区域追加供给高表面张力液体。由此，在替换为低表面张力液体时，以低表面张力替换的区域能够在基板表面不产生指进(Fingering)现象的情况下均匀扩大至基板边缘。
另外，在干燥工艺中，旋转卡盘的旋转速度比冲洗工艺减速保持，从而当在基板上DIW和IPA混合时防止润湿(Wetting)不良。
图2及图3示出本发明的第一实施例的基板处理装置。
参考图2及图3，第一实施例的基板处理装置包括腔室100、旋转卡盘200、DIW喷嘴臂300、IPA喷嘴臂400。
在腔室100的一侧设置有出入口110，以便放进处理对象物即基板或运出处理后的基板。
旋转卡盘200布置于腔室100的大致中央。旋转卡盘200可以通过马达等旋转单元(省略图示)以预定速度旋转。在旋转卡盘200上安放有处理对象物即基板。
DIW喷嘴臂300可以在旋转卡盘200的一侧布置成能够旋转。可以在DIW喷嘴臂300的一端设置向基板表面喷射DIW的DIW喷射嘴310，在另一端设置第一旋转轴320。在DIW喷嘴臂300的内部备置有与DIW喷射嘴310连接的DIW供给管线(省略图示)。
DIW喷射嘴310可以布置成相对于基板的表面以锐角倾斜。即，DIW喷射嘴310可以布置成如图4那样向与基板的旋转方向相同的方向斜线喷射DIW。例如这是因为，在DIW喷射嘴310布置成向与基板的旋转方向相反的方向喷射DIW的情况下，在基板形成的图案可能因喷射的DIW受损。
另外，DIW喷射嘴310可以如图5那样从基板的中心向半径方向喷射DIW。即，这是为了在与IPA一起向基板的中间区域喷射DIW时，防止喷射的DIW向已替换成IPA的区域飞散。
IPA喷嘴臂400可以在与DIW喷嘴臂300不干涉的位置布置成能够旋转。可以在IPA喷嘴臂400的一端设置向基板的中央喷射IPA的IPA喷射嘴410，在另一端设置第二旋转轴420。在向基板喷射IPA时，IPA喷射嘴410可以沿相对于基板的表面垂直的方向布置。在IPA喷嘴臂400的内部备置有与IPA喷射嘴410连接的IPA供给管线(省略图示)。
另一方面，DIW喷射嘴310相对于基板表面斜线布置，IPA喷射嘴410相对于基板表面垂直形成，从而在为了进行工艺而DIW喷嘴臂300和IPA喷嘴臂400旋转时，也能够得到DIW喷射嘴310与IPA喷射嘴410之间不产生物理干涉的效果。
说明利用这种基板处理装置来处理基板的过程的话如下。
首先，进行用冲洗液即高表面张力液体处理药液处理后基板的表面的冲洗工艺。
在冲洗工艺中，在旋转卡盘200上的基板S以预定速度旋转的状态下，使在旋转卡盘200的外侧处于待机状态的DIW喷射嘴310向基板S的中心区域CE上侧的起始位置移动。
之后，作为冲洗液，从DIW喷射嘴310朝向基板的表面喷出设定量的DIW。由此，基板S表面的处理液被冲洗液冲洗处理。
供给到基板S的冲洗液在旋转的基板S的离心力下从基板S的中心向外径方向分散。若供给了设定量的冲洗液，则停止冲洗液的喷出。
接着，对基板S的表面，用低表面张力液体进行替换处理。
在替换成低表面张力液体的步骤中，在旋转卡盘200上的基板S以预定速度旋转的状态下，使IPA喷射嘴410向基板S的中心区域上侧的起始位置移动。
之后，从IPA喷射嘴410朝向基板S的表面喷出设定量的IPA。供给到基板S的IPA在旋转的基板S的离心力下从基板S的中心向外径方向分散。由此，基板S的表面可以从中央向半径方向逐渐从DIW替换成IPA。
另一方面，在被供给IPA而替换成IPA的区域的外侧，从DIW喷射嘴310追加喷射DIW。这是为了在向基板S的中央喷射IPA而将DIW替换成IPA时，防止在基板S的IPA替换区域外侧生成空域的指进(Fingering)现象。在被喷射DIW的区域可以形成IPA和DIW的混合区域。
随着替换成IPA的区域向基板S的外径方向扩大，使DIW喷嘴臂300逐渐向基板S的外径方向移动。由此，IPA和DIW的混合区域也能够逐渐向基板S的外径方向移动。若IPA和DIW的混合区域到达基板S的边缘区域EA，则可以中止DIW的喷射。
之后，利用氮气(N2)等惰性气体，从基板去除低表面张力液体。
图6示出本发明的第二实施例的基板处理装置。
参考图6，第二实施例的基板处理装置包括腔室100、旋转卡盘200、DIW喷嘴臂300、IPA喷嘴臂400。腔室100、旋转卡盘200、IPA喷嘴臂400与第一实施例的基板处理装置相同或类似，因此省略详细说明。
DIW喷嘴臂300具备向基板表面喷射DIW的DIW喷射嘴310。DIW喷射嘴310可以包括第一DIW喷嘴311及第二DIW喷嘴312，以便能够向基板的中心区域和中间区域同时或选择性供给高表面张力液体。即，可以是第一DIW喷嘴311向基板的中心区域喷射DIW，第二DIW喷嘴312向基板的中间区域喷射DIW。
第二DIW喷嘴312能够执行向基板追加供给高表面张力液体的功能。即，在干燥工艺中，可以在向基板的中心区域喷射IPA而将DIW替换成IPA时，切断中心区域用第一DIW喷嘴311，中间区域用第二DIW喷嘴312继续喷射DIW。由此，能够防止产生IPA替换区域与不替换的区域之间的边界不均匀形成的指进(Fingering)现象。在通过第二DIW喷嘴312喷射DIW的区域可以形成IPA和DIW的混合区域。
随着替换成IPA的区域向基板S的外径方向扩大，使DIW喷嘴臂300逐渐向基板S的外径方向移动。由此，IPA和DIW的混合区域也能够逐渐向基板S的外径方向移动。若IPA和DIW的混合区域到达基板S的边缘，则可以中止DIW的喷射。
DIW喷射嘴310可以相对于基板的表面以锐角布置。此时，DIW喷射嘴310可以布置成向与基板的旋转方向相同的方向喷射DIW。即，这是因为在DIW喷射嘴310布置成向与基板的旋转方向相反的方向喷射DIW的情况下，在基板形成的图案可能因喷射的DIW受损。
另外，DIW喷射嘴310尤其是第二DIW喷嘴312可以布置成从基板的中心向半径方向喷射DIW。即，这是为了在将在基板形成液膜的DIW替换成IPA的过程中，当与IPA一起向基板的中间区域追加供给DIW时，使喷射的DIW不向已替换成IPA的区域飞散。
图7示出本发明的第三实施例的基板处理装置。
参考图7，第三实施例的基板处理装置包括腔室100、旋转卡盘200、喷嘴臂500。腔室100、旋转卡盘200与第一实施例的基板处理装置相同或类似，因此省略详细说明。
可以在喷嘴臂500的一端设置IPA喷射嘴510和DIW喷射嘴520，在另一端设置旋转轴530。在喷嘴臂500的内部分别备置有与IPA喷射嘴510连接的IPA供给管线及与DIW喷射嘴520连接的DIW供给管线。
IPA喷射嘴510相对于基板的表面沿垂直方向布置。DIW喷射嘴520可以相对于基板的表面以锐角倾斜布置。另外，DIW喷射嘴520可以布置成向与基板的旋转方向相同的方向喷射DIW。
另外，DIW喷射嘴520可以包括用于朝向基板的中心喷射DIW的第一DIW喷嘴521和用于向基板的中间区域喷射DIW的第二DIW喷嘴522。第二DIW喷嘴522可以布置成从基板的中心向半径方向喷射DIW。
如此，第三实施例的基板处理装置在一个喷嘴臂500设置IPA喷射嘴510和DIW喷射嘴520，从而能够相比于第一实施例及第二实施例提高空间利用率。
本发明所属技术领域的从业人员能够将本发明不改变其技术思想和必要特征的情况下以其它具体形态实施，因此应当理解为以上所记述的实施例在所有方面为示例性并非限定性。
比起说明书，权利要求书更能体现本发明的范围，应解释为权利要求书的意思、范围以及从其等价概念导出的所有变更或变形形态均包括在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种基板处理方法，包括以下步骤：
向基板表面供给高表面张力液体而形成高表面张力液膜；
向形成有所述高表面张力液膜的基板的中心区域供给低表面张力液体，从而将所述高表面张力液膜替换成所述低表面张力液体；以及
在供给所述低表面张力液体的步骤中至少一部分时间区期间，向所述中心区域的外侧的中间区域追加供给所述高表面张力液体，
追加供给所述高表面张力液体的步骤在开始所述低表面张力液体的供给后执行，
在追加供给所述高表面张力液体的步骤中，所述高表面张力液体从所述基板的所述中间区域向外径方向斜线喷射。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
在追加供给所述高表面张力液体的步骤中，所述高表面张力液体向比被喷射所述低表面张力液体的位置更外径侧喷射。
3.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
在形成所述高表面张力液膜的步骤及追加供给所述高表面张力液体的步骤中，所述高表面张力液体向与基板的旋转方向相同的方向斜线喷射。
4.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
在形成所述高表面张力液膜的步骤中，向基板的中心区域及位于中心区域外侧的中间区域同时喷射高表面张力液体。
5.根据权利要求4所述的基板处理方法，其中，
在所述高表面张力液体的整体喷射量中，向所述基板的中心区域和中间区域喷射的高表面张力液体的喷射量是1:1。
6.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
所述高表面张力液体是去离子水。
7.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
所述低表面张力液体是异丙醇。
8.一种基板处理装置，执行权利要求1至7中任一项所述基板处理方法，所述基板处理装置包括：
腔室；
旋转卡盘，在所述腔室内设置成能够旋转，并支承基板；
DIW喷嘴臂，设置于所述旋转卡盘的一侧，并具备向基板表面喷射去离子水的DIW喷射嘴；以及
IPA喷嘴臂，设置于所述旋转卡盘的一侧，并具备向基板表面喷射异丙醇的IPA喷射嘴。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其中，
所述DIW喷射嘴相对于基板的表面以锐角倾斜布置。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其中，
所述DIW喷射嘴布置成向与基板的旋转方向相同的方向喷射去离子水。
11.根据权利要求9所述的基板处理装置，其中，
所述DIW喷射嘴布置成从基板的中心向半径方向喷射去离子水。
12.根据权利要求8所述的基板处理装置，其中，
所述DIW喷射嘴包括：第一DIW喷嘴，向基板的中心区域喷射去离子水；以及第二DIW喷嘴，向基板的中间区域喷射去离子水。
13.一种基板处理装置，执行权利要求1至7中任一项所述基板处理方法，所述基板处理装置包括：
腔室；
旋转卡盘，在所述腔室内设置成能够旋转，并支承基板；以及
喷嘴臂，设置于所述旋转卡盘的一侧，并具备向基板表面喷射去离子水的DIW喷射嘴及向基板表面喷射异丙醇的IPA喷射嘴，
所述DIW喷射嘴包括：第一DIW喷嘴，向基板的中心区域喷射去离子水；以及第二DIW喷嘴，向基板的中间区域喷射去离子水。
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