CN112233965A - 处理基板的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种处理基板的方法。在一个实施例中，将超临界流体供应至腔室中的处理空间，从而处理所述处理空间中的基板。在排放所述处理空间的情况下，将所述超临界流体供应到所述处理空间。当排放所述处理空间时供应的所述超临界流体的温度，高于供应到所述处理空间用于处理所述基板的所述超临界流体的温度。

Description

处理基板的方法
相关申请的交叉引用
本申请请求分别于2019年7月15日递交韩国知识产权局的第10-2019-0085053号韩国专利申请，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本文描述的本发明构思的实施方案涉及一种处理基板的方法，更具体地，涉及一种使用超临界流体处理基板的方法。
背景技术
通常，半导体设备由诸如晶圆的基板制造。具体地，通过执行沉积工艺、光刻工艺或蚀刻工艺等来制造半导体设备，以在基板的顶表面上形成精细的电路图案。
由于在执行上述工艺的情况下，在其上形成有电路图案的基板的顶表面可能被各种异物污染，因此可以执行清洁工艺以去除异物。
通常，清洁工艺包括将化学品供应至基板以去除基板上的异物的化学品处理步骤、将纯水供应至基板以去除残留在基板的化学品的清洗步骤、和去除残留在基板上的纯水的干燥步骤。
超临界流体用于干燥基板。在一个实施例中，在用有机溶剂替代基板上的纯水之后，将超临界流体供应至高压腔室中的基板的顶表面，使得残留在基板上的有机溶剂溶解在超临界流体中，而从基板去除有机溶剂。异丙醇(IPA)用作有机溶剂，且二氧化碳(CO2)用作超临界流体，IPA很好地溶解在二氧化碳中，并且二氧化碳的临界温度和临界压力相对较低。
使用超临界流体的基板处理如下。图1示出了当使用超临界流体处理基板时，腔室内的压力P和腔室内的温度T。当将基板带入高压腔室中时，将处于临界状态的二氧化碳供应到高压腔室中，从而使高压腔室的内部加压(S10)。然后，在重复超临界流体的供应以及高压腔室的排放的情况下，用超临界流体处理基板(S20)。当完成基板处理时，排放高压腔室内部，并因此降低压力(S30)。
如图2所示，在二氧化碳中IPA的溶解度随着温度的降低而降低。因此，在重复二氧化碳的供应和腔室内部的排放的情况下，在处理基板期间排放腔室时，腔室内部的温度由于绝热膨胀而降低。虽然腔室内部的温度不低于二氧化碳的临界温度t1，但是如图2所示，在二氧化碳中IPA的溶解度随着腔室内部的温度的降低而降低。由于溶解度降低，因此腔室中的IPA以雾状残留，并落在基板上，导致清洁缺陷。
在排放高压腔室的内部以实现腔室的减压(S30)的情况下，腔室内部的压力降低，并且由于绝热膨胀，腔室内部的温度下降至低于31摄氏度、即二氧化碳的临界温度t1。这导致自时间t1起，腔室内部的超临界混合物凝结(condense)并滴落到基板上。
未溶解在超临界流体中的IPA与二氧化碳之间的混合物残留在基板上并吸附到基板中，从而引起图案衬里化(lining)。因此，增加处理时间以减少残留在基板上的IPA。然而，这可能导致半导体价格增加，且半导体产率降低。
发明内容
本发明构思的实施方案提供一种基板处理方法，该方法可以在使用超临界流体处理基板时改进处理效率。
本发明构思的实施方案提供了一种处理基板的方法，该方法可以解决当使用超临界流体干燥基板的工艺期间排放高压腔室时导致的问题。
本发明构思的目的不限于此。对于本领域技术人员，未提及的其他目的将从以下描述中变得显而易见。
根据一示例性实施方案，一种处理基板的方法包括：将超临界流体供应至腔室中的处理空间，以使用所述超临界流体处理所述处理空间中的所述基板，其中，将处于第一温度下的所述超临界流体、和处于比所述第一温度高的第二温度下的所述超临界流体供应至所述处理空间中，以使用各超临界流体处理所述基板。
所述方法可包括重复地将处于所述第一温度下的所述超临界流体供应至所述处理空间以处理所述基板、以及排放所述处理空间，从而处理所述处理空间中的所述基板，其中，在处理所述基板的情况下，当排放所述处理空间时，可以将处于所述第二温度的所述超临界流体供应至所述处理空间。
所述方法还可包括在完成所述基板的处理后，使所述处理空间减压，其中，当使所述处理空间减压时，可以将处于所述第二温度的所述超临界流体供应到所述处理空间。其中，当使所述处理空间减压时、供应到所述处理空间的、处于所述第二温度下的所述超临界流体的每单位时间的供应量，可以小于在所述基板的处理期间、供应至所述处理空间的、处于第一温度下的所述超临界流体的每单位时间的供应量。
在所述基板的处理期间，当排放所述处理空间时、供应到所述处理空间的、处于所述第二温度下的所述超临界流体的每单位时间的供应量，可以小于供应到所述处理空间的、处于第一温度下的所述超临界流体的每单位时间的供应量。
所述方法还可包括在完成所述基板的处理后，使所述处理空间减压，其中，当使所述处理空间减压时，可以将处于所述第二温度的所述超临界流体供应到所述处理空间。
在使所述处理空间减压时，供应到所述处理空间的、处于所述第二温度下的所述超临界流体的每单位时间的供应量，可以小于所述超临界流体从所述处理空间的每单位时间的排放量。
所述基板的处理可以包括将基板上的有机溶剂溶解在超临界流体中、以从所述基板去除所述有机溶剂的工艺。
所述超临界流体可以是二氧化碳。
根据一示例性实施方案，一种处理基板的方法包括：将超临界流体供应至腔室中的处理空间，以使用所述超临界流体处理所述处理空间中的所述基板，其中，所述方法还包括：在将基板带入到所述处理空间中之后、使所述处理空间加压的加压步骤；将所述超临界流体供应到所述处理空间、以使用所述超临界流体处理所述基板的处理步骤；以及在完成所述基板的处理之后、从所述处理空间排放所述超临界流体的减压步骤，其中，在所述减压步骤期间、在从所述处理空间排放所述超临界流体的情况下，将所述超临界流体供应到所述处理空间，其中，在所述减压步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的温度，高于所述加压步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的温度。
在所述减压步骤中，所述超临界流体的供应可以与所述减压步骤的开始同时开始。
在所述减压步骤中，所述超临界流体的供应可以在所述减压步骤的中间开始。
在所述减压步骤中供应的所述超临界流体可以在所述减压步骤之前供应到所述处理空间。
在所述减压步骤中，供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量，可以小于所述超临界流体从所述处理空间的每单位时间的排放量。
在所述处理步骤中，可以交替重复多次将所述超临界流体供应至所述处理空间的供应步骤、和将所述超临界流体从所述处理空间排放的排放步骤，其中，在所述排放步骤中，可以将具有比所述供应步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的温度更高的温度的所述超临界流体供应到所述处理空间。
在所述减压步骤中，供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量，可以小于在所述供应步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量。
在所述排放步骤中，供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量，可以小于在所述供应步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量。
根据一示例性实施方案，一种处理基板的方法包括：将超临界流体供应至腔室中的处理空间，以使用所述超临界流体处理所述处理空间中的所述基板，其中，所述方法还包括：在可以将基板带入到所述处理空间中之后、使所述处理空间加压的加压步骤；将所述超临界流体供应到所述处理空间、以使用所述超临界流体处理所述基板的处理步骤；以及在完成所述基板的处理之后、从所述处理空间排放所述超临界流体的减压步骤，其中，在所述处理步骤中，交替重复多次将所述超临界流体供应至所述处理空间的供应步骤、和将所述超临界流体从所述处理空间排放的排放步骤，其中，在所述排放步骤中，将具有比在所述供应步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的温度更高的温度的所述超临界流体供应到所述处理空间。
在所述排放步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量，可以小于在所述供应步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量。
附图说明
参照以下附图，上述和其他目的及特征将从以下描述中变得显而易见，其中，除非另有说明，否则贯穿各个附图，相同的附图标记指代相同的部件，且其中：
图1是示出了使用超临界流体的常规干燥工艺的图。
图2是示出了异丙醇在二氧化碳中根据温度的溶解度的视图；
图3是示意性示出根据本发明构思的实施方案的基板处理装置的平面图；
图4是示意性示出图2的液体处理装置的一个实施方案的图；
图5是示意性示出图2的超临界装置的一个实施方案的图；
图6是示意性示出用于供应超临界流体的流体供应单元的实施例的视图；
图7是示出将第一密度或第二温度的超临界流体从图6的流体供应单元供应至腔室的状态的视图；
图8是示出将第二密度或第一温度的超临界流体从图6的流体供应单元供应至腔室的状态的视图；
图9是示意性示出用于供应超临界流体的流体供应单元的另一实施例的视图；
图10是示出将第一密度或第二温度的超临界流体从图9的流体供应单元供应至腔室的状态的视图；
图11是示出将第二密度或第一温度的超临界流体从图9的流体供应单元供应至腔室的状态的视图；
图12是示意性示出图9的流体供应单元变型的视图；
图13是示出根据本发明构思的一个实施方案的基板处理方法的流程图的视图；
图14是示出腔室内压力随时间变化的视图；
图15至图18是分别示意性示出了随时间供应到处理腔室的二氧化碳的密度的视图；
图19至图21是分别示意性示出了随时间供应到处理腔室的二氧化碳的温度的视图；以及
图22是示出了传统腔室中温度T1、以及根据本发明构思的腔室内部的温度T2和压力P的图。
具体实施方式
以下，将参照附图更加详细地描述本发明构思的实施方案。本发明构思的实施方案可以以各种形式修改。本发明构思的范围不应被解释为限于以下实施方案。提供实施方案，以向本领域技术人员更充分地解释本发明构思。因此，为了更清楚的说明，夸大了附图中各元件的形状。
图3是示意性示出根据本发明构思的实施方案的基板处理系统的平面图。参照图3，基板处理系统包括索引模块10、处理模块20和控制器(未示出)。在一个实施方案中，索引模块10和处理模块20沿一个方向布置。下文中，将索引模块10和处理模块20布置的方向称为第一方向92。从上方观察时，将垂直于第一方向92的方向称为第二方向94。将垂直于第一方向92和第二方向94的方向称为第三方向96。
索引模块10将基板W从存储基板W的容器80传送至处理模块20，并将在处理模块20中处理过的基板W传送至容器80中。索引模块10的长度方向为第二方向94。索引模块10具有装载口12和索引框架14。装载口12围绕索引框架14与处理模块20相对。在其中包含有基板W的容器80放置在装载口12上。可以设置多个装载口12。多个装载口12可以沿第二方向94布置。
容器80可以包括诸如FOUP(前开式晶圆盒(Front Open Unified Pod))的密封容器。容器80可以通过操作员，或者诸如高架传送器、高架输送机的传送手段(未示出)，或自动引导车而被放置在装载口12上。
索引框架14具有索引机械手120。索引框架14具有导轨140，导轨140的长度方向为第二方向94。索引机械手120可以配置为在导轨140上可移动。索引机械手120包括手122，基板W放置在手122上。手122可以配置为能够向前和向后移动、绕第三方向96旋转、以及沿第三方向96移动。可以布置多个手122，并且该多个手122可以在竖直方向上彼此间隔开。手122可以彼此独立地向前和向后移动。
处理模块20包括缓冲单元200、传送装置300、液体处理装置400和超临界装置500。缓冲单元200一空间，载入处理模块20中的基板W以及从处理模块20中载出的基板W暂时停留在该空间中。液体处理装置400执行将液体供应在基板W上以使用液体处理基板W的液体处理工艺。超临界装置500执行干燥工艺，以去除残留在基板W上的液体。传送装置300在缓冲单元200、液体处理装置400和清洁装置500之间输送基板W。
传送装置300可以具有第一方向92的长度方向。缓冲单元200可以设置在索引模块10和传送装置300之间。液体处理装置400和超临界装置500可以设置在传送装置300的侧部上。液体处理装置400和传送装置300可以沿第二方向94布置。超临界装置500和传送装置300可以沿第二方向94布置。缓冲单元200可以位于传送装置300的一端处。
在一个实施例中，液体处理装置400可以分别设置在传送装置300的两侧上。超临界装置500可以分别设置在传送装置300的两侧上。液体处理装置400可以比超临界清洁装置500更靠近缓冲单元200。在传送装置300的一侧上，液体处理装置400可以分别沿第一方向92和第三方向96、以A×B的矩阵(A和B中的每个是1以上的自然数)布置。此外，在传送装置300的一侧上，超临界装置500可以分别沿第一方向92和第三方向96、以C×D的矩阵(C和D中的每个是1以上的自然数)布置。可替代地，传送装置300的一侧上可以仅设置液体处理装置400，而在传送装置300的另一侧上可以仅设置超临界装置500。
传送装置300具有传送机械手320。传送装置300具有导轨340，导轨340的长度方向为第一方向92。传送机械手320可以配置为在导轨340上可移动。传送机械手320可包括手322，基板W放置在手322上。手322可以配置为能够向前和向后移动、绕第三方向96旋转、以及沿第三方向96移动。可以布置多个手322，并且该多个手322可以在竖直方向上彼此间隔开。手322可以彼此独立地向前和向后移动。
缓冲单元200具有多个缓冲区220，基板W放置在该缓冲区220上。缓冲区220可以构造为沿第三方向96彼此间隔开。缓冲单元200具有敞开的前表面和敞开的后表面。前表面面向索引模块10，后表面面向传送装置300。索引机械手120通过前表面接近(access)缓冲单元200。传送机械手320可以通过后表面接近缓冲单元200。
图4是示意性示出图3的液体处理装置400的一个实施方案的图。参照图4，液体处理装置400具有壳体410、杯420、支承单元440、液体供应单元460、升降单元(ascending anddescending unit)480、和控制器40。控制器40控制各支承单元440、液体供应单元460和升降单元480的操作。壳体410通常形成为矩形平行六面体的形状。杯420、支承单元440和液体供应单元460设置在壳体410中。
杯420具有处理空间，该处理空间具有敞开的顶部。在处理空间中，用液体处理基板W。支承单元440支承处理空间中的基板W。液体供应单元460将液体供应到由支承单元440支承的基板W上。液体具有多种类型。多种类型的液体可以依序供给到基板W上。升降单元480调节杯420和支承单元440之间的相对高度。
在一个实施例中，杯420具有多个收集皿(collection vessel)422、424和426。各收集皿422、424和426具有收集空间，以收集用于处理基板的液体。各收集皿422、424和426形成为围绕支承单元440的环形形状。随着液体处理工艺进行，通过基板W的旋转而散落的预处理液体分别通过收集皿422、424和426的各入口422a、424a和426a而进入收集空间。在一个实施例中，杯420具有第一收集皿422、第二收集皿424和第三收集皿426。第一收集皿422构造为围绕支承单元440，第二收集皿424构造为围绕第一收集皿422，第三收集皿426构造为围绕第二收集皿424。第二入口424a可位于第一入口422a的上方，液体通过该第二入口424a供给到第二收集皿424中，液体通过该第一入口422a供给到第一收集皿422中。第三入口426a可位于第二入口424a的上方，液体通过该第三入口426a供给到第三收集皿426中。
支承单元440具有支承板442和驱动轴444。支承板442的顶表面通常可以形成为圆形形状，并且可以具有比基板W的直径大的直径。支承销(support pin)442a设置在支承板442的中心处以支承基板W的后表面。支承销442a具有从支承板442突出的顶部，使得基板W与支承板442间隔开一定距离。卡盘销442b设置在支承板442的边缘处。
卡盘销442b从支承板442向上突出，并支承基板W的侧部，使得在基板W旋转时，基板W不会偏离支承单元440。驱动轴444由致动器446驱动，并连接至基板W的底表面的中心，并使支承板442绕其中心轴旋转。
在一个实施例中，液体供应单元460具有第一喷嘴462、第二喷嘴464和第三喷嘴466。第一喷嘴462将第一液体供给到基板W上。第一液体可以是去除膜或残留在基板W上的异物的液体。第二喷嘴464将第二液体供给到基板W上。第二液体可以是可溶于第三液体的液体。例如，第二液体可以是比第一液体更易溶于第三液体的液体。第二液体可以是中和供应在基板W上的第一液体的液体。此外，第二液体可以是中和第一液体且同时比第一液体更易溶于第三液体的液体。
在一个实施例中，第二液体可以是水。第三喷嘴466将第三液体供给到基板W上。第三液体可以能够很好地溶于超临界装置500中使用的超临界流体的液体。例如，第三液体可以是比第二液体更易溶于超临界装置500中使用的超临界流体的液体。在一个实施例中，第三液体可以是有机溶剂。有机溶剂可以是异丙醇(IPA)。在一个实施例中，超临界流体可以是二氧化碳。
第一喷嘴462、第二喷嘴464和第三喷嘴466支承在不同的臂461上。这些臂461可以独立地移动。可替代地，第一喷嘴462、第二喷嘴464和第三喷嘴466可安装在相同的臂上并同时移动。
升降单元480在竖直方向上移动杯420。杯420和基板W之间的相对高度由于杯420的竖直运动而改变。因此，用于收集预处理液体的收集皿422、424和426根据供应到基板W的液体的类型而改变，从而可以单独地收集液体。可替代地，杯420可以固定安装，并且升降单元480可以在竖直方向上移动支承单元440。
图5是示意性示出图3的超临界装置500的一个实施方案的简图。根据一个实施方案，超临界装置500使用超临界流体来去除基板W上的液体。在一个实施例中，基板W上的液体可以为IPA。超临界装置500可以将超临界流体供应到基板W，以将基板W上的IPA溶解在超临界流体中，以从基板W去除IPA。
超临界装置500具有工艺腔室520、流体供应单元560、支承装置580、和排放管线550。
工艺腔室520提供处理空间502，在该处理空间502中执行清洁工艺。工艺腔室520具有上壳体522和下壳体524。上壳体522和下壳体524彼此组合以提供如上所述的处理空间502。上壳体522位于下壳体524上方。
上壳体522具有固定位置。下壳体524可以通过诸如气缸的驱动构件590而上下移动。当下壳体524从上壳体522分离时，处理空间502打开，因此基板W被带入或带出处理空间502。
在工艺期间，下壳体524与上壳体522紧密接触，因此处理空间502从外部密封。加热器570位于工艺腔室520的壁内部。加热器570加热工艺腔室520的处理空间502，使得供应到工艺腔室520的内部空间中的流体保持超临界状态。处理空间502的内部具有超临界流体的气氛。
支承装置580在工艺腔室520的处理空间502内支承基板W。带入到工艺腔室520的处理空间502中的基板W放置在支承装置580上。在一个实施例中，在基板W的图案表面面向上的情况下，基板W支承在支承装置580上。
流体供应单元560将用于处理基板的超临界流体供应到工艺腔室520的处理空间502中。在一个实施例中，流体供应单元560具有主供应管线562、上供应管线564、和下供应管线566。上供应管线564和下供应管线566从主供应管线562分支。上供应管线564可以耦合到上壳体522的中心。在一个实施例中，下供应管线566可以耦合到下壳体524。进一步地，排放管线耦合到下壳体524。工艺腔室520的处理空间502中的流体通过排放管线而排放到工艺腔室520之外。
图6是示意性示出了根据本发明构思的一个实施方案的流体供应单元560的图。参照图6，流体供应单元560将超临界流体供应到处理空间502。
流体供应单元560具有第一储存器615、第二储存器625和流体供应单元560。第一储存器615和第二储存器625连接到流体供应源(未示出)以接收来自流体供应源的二氧化碳。流体供应源可以包括连接至罐或工艺腔室的循环管线。第一储存器615安装在第一供应管线610处。第二储存器625安装在第二供应管线620处。在一个实施例中，第一供应管线610和第二供应管线620连接至主供应管线562。第一供应管线610和第二供应管线620彼此平行连接。用于加热超临界流体的加热器可以设置在各第一供应管线610和第二供应管线620处。设置在第一供应管线610中的加热器、和设置在第二供应管线620中的加热器可以具有不同输出。
在一个实施例中，第一储存器615和第二储存器625的每个可以存储超临界状态的二氧化碳。存储在第一储存器615中和第二储存器625中的超临界流体的温度、压力或密度可以彼此不同。例如，第一储存器615可以存储第一密度的超临界流体，第二储存器625可以存储第二密度的超临界流体。第一密度可以不同于第二密度。例如，第二密度可以比第一密度高。
第一储存器615和第二储存器625具有不同内部温度和/或压力。因此，第一储存器615第二储存器625中的二氧化碳密度可以彼此不同。例如，第一储存器615中的超临界状态的二氧化碳密度可以为200kg/m3至400kg/m3，而第二储存器625中的超临界状态的二氧化碳密度可以为600kg/m3至800kg/m3。
可替代地，第一储存器615可以在其中在第二温度下存储二氧化碳，且第二储存器625可以在其中在第一温度下存储二氧化碳。第一温度可以不同于第二温度。例如，第二温度可以比第一温度高。
可替代地，第一储存器615可以在其中在第一压力下存储二氧化碳，且第二储存器625可以在其中在第二压力下存储二氧化碳。第一压力和第二压力彼此不同。例如，第二压力可以比第一压力高。
可替代地，第一储存器615和第二储存器625在其中在相同密度、和/或相同温度、和/或相同压力下存储二氧化碳。设置在第一供应管线610中的第一加热器618的输出、和设置在第二供应管线620中的第二加热器628的输出可以彼此不同，使得流经第一供应管线610的二氧化碳的密度和/或温度、以及流经第二供应管线620的二氧化碳的密度和/或温度可以彼此不同。
第一供应管线610具有安装在其上的第一泵612、第一前阀614、第一后阀616和第一过滤器619。第一泵612安装在第一储存器615的前端，以将二氧化碳排出到第一储存器615。第一前阀614控制从第一泵612排出到第一储存器615的二氧化碳的流速。第一后阀616控制从第一储存器615供应到第一加热器618的二氧化碳的流速。第一过滤器619存在于第一加热器618的下游，以去除在第一供应管线610中流动的杂质。第一调节阀617调节从第一供应管线610供应至处理空间502的超临界流体的流速。
第二供应管线620具有安装在其上第二泵622、第二前阀624、第二后阀626和第二过滤器629，第二泵622、第二前阀624、第二后阀626和第二过滤器629以与布置第一泵612、第一前阀614、第一后阀616和第一过滤器619相同方式来布置。第二泵622安装在第二储存器625的前端，以将二氧化碳排出到第二储存器625。第二前阀624控制从第二泵622排出到第二储存器625的二氧化碳的流速。第二后阀626控制从第二储存器625供应到第二加热器628的二氧化碳的流速。第二过滤器629存在于第二加热器628的下游，以去除在第二供应管线620中流动的杂质。第二调节阀627调节从第二供应管线620供应至处理空间502的超临界流体的流速。
控制器控制流体供应单元560的组分。当二氧化碳旨在以相对低的密度作为第一密度、或以相对高的温度作为第二温度供给到处理空间502时，如图7所示，控制器打开第一前阀614、第一后阀616和第一调节阀617，并关闭第二前阀624、第二后阀626和第二调节阀627，使得存储在第一储存器615中的二氧化碳通过第一供应管线610供应到处理空间502。
当二氧化碳旨在以相对高的密度作为第二密度、或以相对低的温度作为第二温度供给到处理空间502时，如图8所示，控制器打开第二前阀624、第二后阀626和第二调节阀627，并关闭第一前阀614、第一后阀616和第一调节阀617，使得存储在第二储存器625中的二氧化碳通过第二供应管线620供应到处理空间502。
图9是示意性示出流体供应单元560的另一实施例的图。参照图9，流体供应单元560具有储存器645、主供应管线562、和旁路(bypass)管线630。储存器645连接至流体供应源，以接收来自流体供应源的二氧化碳。流体供应源可以包括连接至罐或工艺腔室的循环管线。第二储存器645安装在主供应管线562处。
在一个实施例中，旁路管线630允许流过储存器645流的流体绕过第二加热器648。旁路管线630在第一点631和第二点633处连接到主供应管线562。与第二点633相比，第一点631位于主供应管线562的更上游。第一加热器668和第二加热器648设置在主供应管线562处。第一加热器668安装在储存器645和第一点631之间。第二加热器648安装在第一点631和第二点633之间。在一个实施例中，第二加热器648可以具有比第一加热器668的输出更高的输出。
主供应管线562具有安装在其上的泵642，阀643、646和647，以及过滤器649。泵642安装在储存器645的前端，以将二氧化碳排出到储存器645。前阀643控制从泵642排出到储存器645的二氧化碳的流速。后阀646控制从储存器645供应到第一加热器668的二氧化碳的流速。旁路阀632安装在旁路管线630处。过滤器649设置在第二点633的下游，以去除来自主供应管线562的杂质。调节阀647调节从主供应管线562供应至处理空间502的超临界流体的流速。
通过控制器控制流体供应单元560的操作。当二氧化碳旨在以相对低的密度作为第一密度、或以相对高的温度作为第二温度供给到处理空间502时，如图10所示，控制器打开前阀643、后阀646和调节阀647，并关闭旁路阀632，使得经由第一加热器668和第二加热器648的二氧化碳供应到处理空间502。
当二氧化碳旨在以相对高的密度的第二密度、或以相对低的温度的第一温度供应到处理空间502时，如图11所示，控制器打开前阀643，关闭后阀646，打开调节阀647并打开旁路阀632，使得二氧化碳在绕过第二加热器648的情况下、经由第一加热器668供应至处理空间502。
在以上描述的实施例中，示出了第一加热器668和第二加热器648的每个安装在供应管线处。然而，如图12所示，加热器648可以设置在供应管线中的第一点631和第二点633之间，而在储存器和第一点631之间可以不设置加热器。
图13是示意性示出了在根据一个实施方案的干燥腔室中处理基板的方法的视图。图14示出了随时间处理空间中的压力状态。参照图13和图14，处理基板的方法可以包括加压步骤S100、处理步骤S200、减压步骤S300和打开步骤S400。当基板被带入到处理空间502时，执行加压步骤S100。在加压步骤S100中，将超临界流体供应到处理空间502以使处理空间502加压。进行加压直到处理空间502的内部处于临界压力或高于临界压力，在该临界压力处二氧化碳变为超临界流体。
加压步骤S100包括第一加压步骤S101和第二加压步骤S103。在第一加压步骤S101中，将超临界状态的二氧化碳供应到处理空间502，使得处理空间502加压到预设压力P1。然后，在第二加压步骤S103中，将超临界状态的二氧化碳供应到处理空间502，使得处理空间502加压到目标压力P2。在一个实施例中，在第一加压步骤S101中处理空间502被加压到的预设压力P1可以为70bar，而在第二加压步骤S103中处理空间502被加压到的目标压力P2可以为150bar。在第一加压步骤S101中可以以比第二加压步骤S103中更高的密度供应二氧化碳。
处理步骤S200将超临界流体供应到处理空间502以使用超临界流体处理基板。处理步骤S200包括供应步骤S201和排放步骤S203。供应步骤S201和排放步骤S203依序并重复地执行。在供应步骤S201中，将二氧化碳供应到处理空间502。在排放步骤S203中，排放处理空间502。
当完成基板处理时，进行减压步骤S300以允许排放处理空间502。在一个实施例中，执行减压直到处理空间502内部的压力达到常压或与其类似的压力。当完成减压步骤S300时，执行用于打开腔室的打开步骤S400。因此，当腔室打开时，基板从处理空间502中取出。
图15至图18是分别示意性示出了随时间供应到处理腔室的二氧化碳密度的图。参照图15，第一加压步骤中的二氧化碳具有比第二加压步骤中的二氧化碳更高的密度。例如，在第一加压步骤S101中，将第二密度D2的二氧化碳供应到处理空间502。在第二加压步骤S103中，将第一密度D1的二氧化碳供应到处理空间502，该第一密度D1低于第一加压步骤S101中供应的二氧化碳的密度。在一个实施例中，第一密度D1可以为200kg/m3至400kg/m3，第二密度D2可以为600kg/m3至800kg/m3。
在第二加压步骤S103中，以相对低的密度供应二氧化碳，使得处理空间502中的二氧化碳的扩散速率增加。在处理空间502中扩散的二氧化碳有效地溶解IPA。进一步地，随着时间的推移，第一次供应的相对高密度的二氧化碳在处理空间502中从基板的底部移动至顶部，使得二氧化碳与IPA的混合物以可靠的方式发生。
在一个实施例中，在第一加压步骤S101中，以第二密度D2将二氧化碳供应到处理空间502。在第一加压步骤S101中，以相对高的密度供应二氧化碳，使得在加压步骤S100的开始时，在短时间内将大量的二氧化碳供应到处理空间502。其后，在第二加压步骤S103中，以比第二密度D2低的第一密度D1、将二氧化碳供应到处理空间502。
在一个实施例中，在供应步骤S201的供应步骤的一个步骤中、供应到处理空间502的二氧化碳密度，可以与在供应步骤S201的供应步骤的另一步骤中、供应到处理空间502的二氧化碳密度彼此不同。在一个实施例中，在供应步骤S201中供应到处理空间502的二氧化碳的密度为第一密度D1或第二密度D2。在一个实施例中，第一密度D1的超临界流体的供应、和第二密度D2的超临界流体的供应可以在连续的供应步骤S201中交替执行一次。
在供应步骤S201中，可以重复注入具有不同密度的二氧化碳，以获得搅动效应(stirring effect)，从而增加在二氧化碳中IPA的溶解度。
当一定量的IPA已经溶解在超临界状态中的二氧化碳中时，IPA在二氧化碳中不再溶解。因此，执行排放步骤S203以从处理空间502排放一定量的溶解在二氧化碳中的IPA。随后，执行供应步骤S201以将新的超临界状态中的二氧化碳供应到处理空间502，使得IPA连续地溶解在二氧化碳中。重复执行排放步骤S203和供应步骤S201。
在一个实施例中，在各供应步骤S201中，可以供应二氧化碳，直到处理空间502中的压力变为目标压力P2。在各排放步骤S203中，进行处理空间502的排放，使得处理空间502中的压力保持在比临界压力高的压力。
在供应步骤S201期间，可以连续供应N次第一密度D1的超临界流体，并且可以连续供应M次第二密度D2的超临界流体。在一个实施例中，M和N的至少一个可以为2或更大。在一个实施例中，M和N可以为不同数字。在一个实施例中，M可以为大于N的数字。参照图16，在连续供应步骤S201期间，可以供应第二密度D2的超临界流体两次，随后，在供应步骤S201中，可以供应第一密度的超临界流体一次。
根据本发明构思，将具有不同密度的二氧化碳交替供应到处理空间502可以获得增加干燥效率的优势，将IPA的残留量最小化，并减小处理步骤S200的工艺时间。
上文已经描述了在加压步骤和处理步骤中的每个中以二氧化碳的不同密度将超临界二氧化碳供给到处理空间的实施例。然而，如图17所示，在加压步骤S100中，可以以相同密度供应超临界二氧化碳，且仅在处理步骤S200中，可以以不同密度供应超临界二氧化碳。可替代地，如图18所示，在处理步骤S200中，可以以相同密度供应超临界二氧化碳，且仅在加压步骤S100中，可以以不同密度供应超临界二氧化碳。
上文已经描述了以第一密度和第二密度供给超临界流体的实施例。然而，可以以第一密度、高于第一密度的第二密度、以及高于第一密度且低于第二密度的第三密度，来供给超临界流体。在一个实施例中，第一密度可以为200kg/m3到400kg/m3。第二密度可以为600kg/m3到800kg/m3。第三密度可以为400kg/m3到600kg/m3。
图19至图21是分别示意性示出了随时间供应到处理腔室的二氧化碳温度的图。
参照图19，在该实施方案中，在排放处理空间的情况下，供应超临界二氧化碳。在一个实施例中，在加压步骤S100中供应到处理空间502的二氧化碳的温度为第一温度T1。
在排放步骤S203中，供应到处理空间502的二氧化碳具有相对高的温度。在排放步骤S203中供应到处理空间502的二氧化碳的温度可以高于加压步骤S100中供应到处理空间502的二氧化碳的温度。在一个实施例中，在排放步骤S203中供应到处理空间502的二氧化碳的温度为第二温度T2。
在减压步骤S300中供应到处理空间502的二氧化碳的温度可以高于加压步骤S100中供应到处理空间502的二氧化碳的温度。在一个实施例中，在减压步骤S300中供应到处理空间502的二氧化碳的温度为第二温度T2。
在加压步骤、处理步骤和第一减压步骤S301中，将超临界状态的二氧化碳供应到处理空间502。在一个实施例中，在第一加压步骤S101中以每单位时间的供应量Q1来供应二氧化碳，在第二加压步骤S103中以每单位时间的供应量Q2来供应二氧化碳。Q1可以大于Q2。
在供应步骤S201中供应的每单位时间的二氧化碳的量，小于加压步骤S100中供应的每单位时间的二氧化碳的量。在一个实施例中，在供应步骤S201中供应的每单位时间的二氧化碳的量为Q3。Q3小于Q2。在排放步骤S203中，可以将二氧化碳供应到处理空间502。在排放步骤S203中供应到处理空间502的二氧化碳的每单位时间的供应量，小于在供应步骤S201中供应到处理空间502的二氧化碳的每单位时间的供应量。在一个实施例中，排放阶段供应的二氧化碳的每单位时间的供应量为Q4。在排放步骤S203中，每单位时间的二氧化碳的排放量大于每单位时间的二氧化碳的供应量。在一个实施例中，在排放步骤S203中每单位时间的排放量为V3。建立V3＞Q4的关系。
在第一减压步骤S300中，供应到处理空间502的超临界流体的每单位时间供应量，小于在加压步骤S100或供应步骤S201中供应到处理空间502的超临界流体的每单位时间供应量。在一个实施例中，在第一减压步骤S301中，每单位时间的二氧化碳的供应量为Q4，Q4低于Q3。在第一减压步骤S301中，供应到处理空间502的二氧化碳的每单位时间的供应量，小于处理空间502中的二氧化碳每单位时间的排放量。在一个实施例中，在第一减压步骤S300中每单位时间的二氧化碳的排放量为比V3更高的V2。建立V2＞Q4的关系。
在第二减压步骤S303中，在不向处理空间502中供应二氧化碳的情况下，排放处理空间502。在一个实施例中，在第二减压步骤S303中，每单位时间的二氧化碳的排放量为比V2更高的V1。
图22是示出了传统的腔室中温度T1、以及根据本发明构思的腔室内部的温度T2和压力P的图。参照图20，当减压步骤S300排放处理空间502时，传统的工艺腔室内部的温度T1由于突然的压力下降而急速降低。因此，二氧化碳中的IPA的溶解度随着处理空间502内部的温度降低而降低。当处理空间502内部的温度下降到低于31摄氏度时，超临界状态的二氧化碳变为亚临界(subcritical)状态。在二氧化碳的亚临界状态中，二氧化碳中IPA的溶解度显著下降。因此，亚临界状态的二氧化碳与IPW形成混合物而污染基板
根据本发明构思，腔室内部的温度T2可以通过在排放步骤S203和减压步骤S300中供应相对高温的二氧化碳保持在高温，在排放步骤S203和减压步骤S300中压力下降。因此，具有将二氧化碳中IPA的溶解度保持在高水平的优势。进一步地，由于温度补偿(temperature compensation)，腔室内的二氧化碳保持在超临界状态。因此，保持了二氧化碳中IPA的溶解度。所以，当处理空间502减压时，溶解在超临界状态的二氧化碳中的IPA排出到腔室外部。在一个实施例中，第二温度的下限设置为高于二氧化碳的临界温度的值，从而将腔室内的二氧化碳保持在超临界状态下。
上文已经描述了执行减压步骤S300的情况下将处于第二温度T2的二氧化碳连续地供应到处理空间502的实施例。然而，可以仅在第一减压步骤S301中供应处于第二温度T2的二氧化碳。
上文已经描述了在减压步骤S300开始的同时，开始减压步骤S300中二氧化碳的供应的实施例。然而，在另一实施例中，减压步骤S300中的二氧化碳供应可以在减压步骤S300的中间开始。在另一实施例中，减压步骤S300中的二氧化碳供应可以在处理步骤S200的中间开始。
上文已经描述了在排放步骤S203和减压步骤S300中将处于相对高温的二氧化碳供应到处理空间502的实施例。然而，如图20示，可以仅在减压步骤S300中，将处于作为相对高的温度的第二温度的二氧化碳供应到处理空间502。可替代地，如图21所示，可以仅在排放步骤S203中将处于第二温度的二氧化碳供应到处理空间502。
上文已经描述了在减压步骤S300中供应到处理空间502的二氧化碳的温度为第二温度的实施例。然而，在减压步骤S300中供应到处理空间502的二氧化碳的温度，高于如供应步骤S201中供应到处理空间502的作为二氧化碳的温度的第二温度。
根据本发明构思的一个实施方案，当使用超临界流体处理基板时，改进了基板的处理效率。
根据本发明构思的一个实施方案，当排放腔室中的处理空间时，可以抑制在超临界流体变为亚临界状态并随着处理空间中的温度降低而凝结时发生的混合物的形成，从而防止基板的污染。
根据本发明构思的一个实施方案，将超临界流体供应到腔室中的处理空间或从腔室中的处理空间排放超临界流体时、由于处理空间的温度下降而导致的有机溶剂在超临界流体中的溶解度降低的现象可以被抑制。
本发明构思的效果不限于上述的效果。本发明构思所属领域的技术人员可以从本说明书和附图中清楚地理解未提及的效果。
虽然已经参照示例性实施方案描述了本发明构思，但对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，可以做出各种改变和修改。因此，应当理解的是，上述实施方案并非限制性的，而是说明性的。
附图标记
502：处理空间
520：腔室
560：流体供应单元

Claims (20)

1.一种处理基板的方法，所述方法包括：
将超临界流体供应到腔室中的处理空间，以使用所述超临界流体处理所述处理空间中的所述基板，
其中，将处于第一温度的所述超临界流体、和处于比所述第一温度高的第二温度的所述超临界流体供应到所述处理空间中，以使用各超临界流体处理所述基板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括重复地将处于所述第一温度的所述超临界流体供应至所述处理空间以处理所述基板、以及排放所述处理空间，从而处理所述处理空间中的所述基板，
其中，在处理所述基板的情况下、当排放所述处理空间时，将处于所述第二温度的所述超临界流体供应到所述处理空间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括在完成所述基板的处理后，使所述处理空间减压，
其中，当使所述处理空间减压时，将处于所述第二温度的所述超临界流体供应到所述处理空间，
其中，当使所述处理空间减压时、供应到所述处理空间的、处于所述第二温度的所述超临界流体的每单位时间的供应量，小于在所述基板的处理期间、供应到所述处理空间的、处于所述第一温度的所述超临界流体的每单位时间的供应量。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述基板的处理期间，当排放所述处理空间时、供应到所述处理空间的、处于所述第二温度的所述超临界流体的每单位时间的供应量，小于供应到所述处理空间的、处于第一温度的所述超临界流体的每单位时间的供应量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在完成所述基板的处理后，使所述处理空间减压，
其中，当使所述处理空间减压时，将处于所述第二温度的所述超临界流体供应到所述处理空间。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在使所述处理空间减压时，供应到所述处理空间的、处于所述第二温度的所述超临界流体的每单位时间的供应量，小于所述超临界流体从所述处理空间的每单位时间的排放量。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中，所述基板的处理包括将所述基板上的有机溶剂溶解在所述超临界流体中、以从所述基板去除所述有机溶剂的工艺。
8.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中，所述超临界流体为二氧化碳。
9.一种处理基板的方法，其中，所述方法包括：
将超临界流体供应至腔室中的处理空间，以使用所述超临界流体处理所述处理空间中的所述基板，
其中，所述方法还包括：
在将所述基板带入到所述处理空间中之后、使所述处理空间加压的加压步骤；
将所述超临界流体供应到所述处理空间、以使用所述超临界流体处理所述基板的处理步骤；以及
在完成所述基板的处理之后、从所述处理空间排放所述超临界流体的减压步骤，
其中，在所述减压步骤期间、在从所述处理空间排放所述超临界流体的情况下，将所述超临界流体供应到所述处理空间，
其中，在所述减压步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的温度，高于所述加压步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的温度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述减压步骤中，所述超临界流体的供应与所述减压步骤的开始同时开始。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述减压步骤中，所述超临界流体的供应在所述减压步骤中间开始。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述减压步骤中，供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量，小于所述超临界流体从所述处理空间的每单位时间的排放量。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述处理步骤中，交替重复多次将所述超临界流体供应至所述处理空间的供应步骤、和将所述超临界流体从所述处理空间排放的排放步骤，
其中，在所述排放步骤中，将具有比所述供应步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的温度更高的温度的所述超临界流体供应到所述处理空间。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述排放步骤中，供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量，小于在所述供应步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量。
15.根据权利要求9到14中任一项所述的方法，其中，所述基板的处理包括将基板上的有机溶剂溶解在超临界流体中、以从所述基板去除所述有机溶剂的工艺。
16.根据权利要求9到14中任一项所述的方法，其中，所述超临界流体为二氧化碳。
17.一种处理基板的方法，其中，所述方法包括：
将超临界流体供应至腔室中的处理空间，以使用所述超临界流体处理所述处理空间中的所述基板，
其中，所述方法还包括：
在将基板带入到所述处理空间中之后、使所述处理空间加压的加压步骤；
将所述超临界流体供应到所述处理空间、以使用所述超临界流体处理所述基板的处理步骤；以及
在完成所述基板的处理之后、从所述处理空间排放所述超临界流体的减压步骤，
其中，在所述处理步骤中，交替重复多次将所述超临界流体供应至所述处理空间的供应步骤、和将所述超临界流体从所述处理空间排放的排放步骤，
其中，在所述排放步骤中，将具有比在所述供应步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的温度更高的温度的所述超临界流体供应到所述处理空间。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述排放步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量，小于在所述供应步骤中供应到所述处理空间的所述超临界流体的每单位时间的供应量。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述基板的处理包括将所述基板上的有机溶剂溶解在超临界流体中、以从所述基板去除所述有机溶剂的工艺。
20.根据权利要求17到19中任一项所述的方法，其中，所述超临界流体为二氧化碳。
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