CN1870218A

CN1870218A - 基底清洁和干燥方法及装置

Info

Publication number: CN1870218A
Application number: CNA2006100783308A
Authority: CN
Inventors: 赵重根; 尹沧老; 具教旭
Original assignee: Semes Co Ltd
Current assignee: Semes Co Ltd
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: JP4163722B2; KR20060124882A; TWI293584B; US7637272B2; KR100666352B1; JP2006332642A; TW200640584A; CN100501915C; US20060266386A1

Abstract

本发明提供一种通过将基底浸入清洁化学品或清洗液体等清洁液体中然后干燥基底来清洁半导体晶片等基底的装置和方法。本发明的基底清洁和干燥装置包括处理室，该处理室包括清洁室和位于清洁室上方的干燥室，该清洁室盛放着清洁液体并在底部处将清洁液体排放出去。所述处理室还包括用于将供给到干燥室的气体从干燥室排出的排放装置。所述排放装置位于清洁室与干燥室之间，并强制排出气体，使得气体在干燥室内垂直向下流动。本发明的基底清洁和干燥装置在干燥室中基底表面上方产生基本垂直且均匀的气流，而且从干燥室迅速排出气体，因此，提高了干燥过程的效率。

Description

基底清洁和干燥方法及装置

技术领域

本发明涉及用于清洁和干燥基底的装置。具体地说，本发明涉及通过将基底浸入清洁液体中然后干燥基底来清洁半导体晶片和LCD玻璃板等基底的装置和方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，广泛采用的基底清洁方法包括：将半导体晶片和LCD玻璃板等基底依次浸入处理箱中。该处理箱中装有清洁化学品或清洗液体等清洁液体。

按照上述清洁方法处理晶片之后，接下来通常要进行干燥过程以除去或干燥晶片表面上的水。在众所周知的干燥方法中，向基底供给异丙醇等易挥发的有机化学品的蒸气，这样，蒸气在基底表面上冷凝和沉积，除去该基底表面上的水，从而干燥基底。

韩国专利公开1999-7018揭露了一种用于清洁和干燥基底的装置，其中，将两个室即清洁室和干燥室结合成一个室，干燥室位于清洁室上方，使得在这一个室中既能进行清洁过程又能进行干燥过程。

上述清洁和干燥装置在干燥室下部两侧的固定位置处具有排放口，这些排放口用于从干燥室排出惰性的气体和易挥发的有机化学品。在干燥室两侧形成的这些排放口，会引起流动的无规律性：气体分散着流向接近于干燥室底部的每个排放口，因此，在中央区域的气流变得更弱。由于所述流动的无规律性，就需要更长的时间从干燥室排出惰性的气体和易挥发的有机化学品，从而降低了干燥过程的效率。此外，干燥室的压力高于清洁室的压力(干燥室与清洁室的压力互不相同)，很难产生沿着基底表面的强气流。

发明内容

本发明提供一种基底清洁和干燥装置。本发明的基底清洁和干燥装置包括：用于盛放并从底部排放清洁液体的清洁室；位于清洁室上方的干燥室；用于在清洁室与干燥室之间输送基底的输送装置；位于干燥室内的气体供给装置，该气体供给装置供给气体以干燥输送到干燥室的晶片；以及位于清洁室与干燥室之间的排放装置，该排放装置用于从干燥室强制排出气体，使得气体在干燥室内垂直向下流动。

按照本发明的一个方面，清洁和干燥装置的排放装置包括排放部件，该排放部件包括在其顶面上的多个排放孔以及与排放孔相连的内部通道。

排放装置可以包括两个可分离的排放部件：排放部件I和排放部件II，该排放部件I与排放部件II相互对称。排放部件I和排放部件II各自包括在自己顶面上的多个排放孔以及与排放孔相连的内部通道。

按照本发明的另一个方面，清洁和干燥装置还包括用于使排放部件I和II位于排放位置或备用位置的致动器。当排放部件位于排放位置时，从干燥室强制排出气体，使得干燥室内的气体垂直向下流动。当排放部件位于备用位置时，基底在清洁室与干燥室之间输送。

本发明的一个方面中，清洁和干燥装置的致动器包括滑动器，该滑动器用于沿着相反方向即相互远离的方向水平滑动排放部件I，II。这里，所述干燥室还包括在干燥室下部两侧形成的备用室。在该备用室中，排放部件I和排放部件II被滑动器滑动之后停留在备用位置。

本发明的另一个方面中，所述致动器包括：升降机，其用于提升或降低排放部件I，II的第一端，该第一端与干燥室的侧壁相距较近；以及水平引导装置，当与干燥室侧壁相距较近的排放部件I，II的第一端由升降机提升或降低时，该水平引导装置使得排放部件I，II的第二端水平运动。以这种方式，在干燥室的狭小空间内，可以将排放部件I和II从水平位置改变成接近于干燥室侧壁的近似垂直位置，反过来也成立。

本发明的又一个方面中，所述排放部件I，II能通过致动器绕着自己的一端旋转。

按照本发明的一个方面，所述排放部件I和II设置成相互分隔开，使得清洁室和干燥室的压力保持相同。

本发明的一个方面中，所述排放装置还包括：排放管线，每条排放管线穿过侧壁与每个内部通道相连；安装在排放管线上的真空泵；以及控制器，其用于控制真空泵以便控制清洁室和干燥室的压力。

本发明还提供一种晶片干燥方法。本发明的干燥方法包括以下步骤：清洁晶片之后，将晶片移动至干燥室；以及通过将气体供给到干燥室来干燥晶片。这里，所述干燥晶片的步骤包括以下步骤：在将干燥气体供给到晶片之前，使排放部件I和排放部件II处于晶片下方；以及经由干燥室的顶部供给气体，使得气体向下流动以干燥晶片，而且同时在干燥室底部处经由排放部件I，II将气体强制排出。

在干燥晶片的步骤中，经由在干燥室顶部形成的多个注入喷嘴向晶片供给气体，而且，经由在排放部件I，II顶面上形成的排放孔排出气体。这里，所述排放部件I，II位于基底下方并面向注入喷嘴。在排放部件I，II处从干燥室强制排出气体，使得干燥过程在低于大气压力的压力下进行。

按照本发明的一方面，在干燥晶片的步骤中，使得排放部件I和排放部件II相互分隔开，从而让清洁室与干燥室的压力保持相同。

按照本发明的一个方面，在干燥晶片的步骤中，可以控制干燥室的压力。在这种情况下，测量干燥室内的压力，并根据所测量的压力来操作与排放部件I，II相连的真空泵，以便控制干燥室内的压力。

附图说明

从下面结合附图所作出的详细说明中能够容易地理解本发明的上述和其它优点。附图中：

图1是剖视图，显示了按照本发明示例性实施例的基底清洁和干燥装置；

图2显示了图1所示的处理室的立体图；

图3a是剖视图，显示了正在处理室中被清洁的晶片；

图3b是剖视图，显示了处理室中正在被干燥的晶片；

图4a和图4b是剖视图，显示了排放部件I和排放部件II的排放位置；

图5和图6是剖视图，显示了具有不同排放装置的处理室；以及

图7是流程图，显示了按照本发明的基底清洁和干燥方法。

具体实施方式

下面，参照附图更详细地说明本发明的实施例。但是，本发明能够以不同的方式实施，而不是受限于这里所说明的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明的公开充分完整，并将本发明的范围完全传达给本领域的普通技术人员。

参照图1和2，本发明的基底清洁和干燥装置100包括处理室110。在处理室110中，对基底进行清洁过程和干燥过程。处理室110包括：在其中对基底进行清洁过程的清洁室112；位于清洁室112上方、在其中进行干燥过程的干燥室130；用于在清洁室112与干燥室130之间输送基底的输送装置；以及排放装置140。

清洁室112包括：用于盛放清洁液体的内容器114；以及外容器115，其用于在清洁过程期间收集从内容器114溢出的清洁液体。内容器114在其顶部是敞开的。在内容器114的底部两侧均设置有喷嘴116，该喷嘴116用于供给清洁液体。在内容器114的底部中央形成用于排放清洁液体的排放孔117。

清洁液体的例子包括：HF；HF和去离子水的混合物；氨、H₂O₂和去离子水的混合物HCl、H₂O₂和去离子水的混合物；以及前面各项的混合物。

参照图3a，安装在输送装置120的基底座122上的多个基底W，放置在清洁室112的内容器114中。每次有二十五或五十片基底W竖立在基底座122上。通过安装在处理室110外面的升降机(未示出)，使得基底座122上升或下降。从清洁液体供给管线102供给的清洁液体经由喷嘴116进入内容器114中。从内容器114溢出的清洁液体被收集在外容器115中并从那里排出。进行清洁过程之后，为了利用马郎哥尼(Malangoni)效应，排放管线119慢速或快速地排放清洁液体。虽然这里没有示出，与内容器114的排放孔117相连的排放管线119可以包括两种类型的排放管线，以用于快速和慢速排放。

干燥室130在其顶部具有可移动的盖子132。气体供给装置180用于将氮气和干燥气体供给到干燥室130中。气体供给装置180包括：注入喷嘴182，经由该注入喷嘴182将氮气和干燥气体向基底注射，该基底是在清洁过程之后从清洁室110输送来的；以及与注入喷嘴182相连的氮气储存池184和干燥气体储存池186。惰性的气体和异丙醇(IPA)蒸气的混合物可以用作干燥气体。

参照图1和2，排放装置140设置在干燥室130下方(并且在清洁室112上方)。排放装置140用于从干燥室强制排出氮气和干燥气体，使得气体在干燥室130内均匀地向下流动。由于将气体从干燥室130强制排出，则干燥过程就在低于大气压力的条件下进行，且干燥气体近似笔直地向下流动至干燥室的底部。这样，加速了从基底表面的蒸发，从而提高了干燥过程的效率。

参照图2和4a，排放装置140包括：排放部件I 142a；排放部件II142b；以及用于移动每个排放部件的致动器152。排放部件I 142a与排放部件II 142b安装得相互对称，而且能水平滑动以便相互分离。排放部件142a，142b呈盒状，该盒包括在其顶面上的多个排放孔144以及与排放孔144相连的内部通道146。内部通道146与外部排放管线148相连(图1所示)。在排放管线148上安装有真空泵149。真空泵149由控制器150控制。排放孔144的尺寸在干燥室130中央处(即基底W的中央处)最大，并且向着干燥室130的侧面逐渐减小。这里给出的排放孔144是狭槽状，但是它也可以采用其它的方式。

此外，排放部件I 142a和排放部件II 142b包括在排放部件142a，142b的侧面和底面上的多个排放孔144′。这些排放孔144′用于保持干燥室130的压力与清洁室112的压力相同。当仅在排放部件I 142a和排放部件II142b的顶面上形成排放孔144且气体被强制从干燥室130排出时，清洁室112中的气体可能流入干燥室130中。利用在排放部件142a，142b的侧面和底面上增加的排放孔144′，就可以防止这种从清洁室112到干燥室130的回流，该回流是由清洁室112与干燥室130之间界面处的瞬时压力变化造成的。

在本发明的一个实施例中，当压力在清洁室112或干燥室130中发生异常变化时，控制器150通过检测该压力变化并相应地控制真空泵149来使压力状态恢复成正常。

排放装置140的致动器152安装在干燥室130外面。可以采用液压缸装置作为致动器152，该致动器152用于线性转移排放部件I和II。可以采用电动机和导杆驱动装置等任何其它类型的装置来线性转移排放部件I和II。

排放部件I 142a和排放部件II 142b可以位于排放位置也可以位于备用位置。如图3b所示，当将气体从干燥室130中排出时，排放部件I和II位于排放位置，从而使气体在干燥室130中垂直向下流动。当基底在清洁室112与干燥室130之间输送时，排放部件I 142a和排放部件II 142b处于备用位置(图3a)。干燥室130包括位于干燥室130下部两侧的备用室131。当通过致动器152将排放部件I和II滑动至备用室131时，备用室131用于使排放部件I 142a和排放部件II 142b处于备用位置。

推荐的是，排放部件I 142a和排放部件II 142b被设置成彼此相隔一定距离，如图4a所示。利用排放部件I 142a与排放部件II 142b之间的间隔，在干燥过程中维持清洁室112与干燥室130中的压力相同。不必说明的是，可以通过将排放部件I和II设置成粘在一起、在排放部件之间没有形成间隔，使得清洁室112和干燥室130隔开。

上面描述的本发明的基底清洁和干燥装置100从干燥室130顶部供给氮气和惰性的气体，并且在干燥室130底部处强制排出气体，从而使得在干燥室中基底表面上方形成均匀的气流，能够缩短干燥室的气体排出时间，因而提高了干燥过程的效率。

图5和图6显示了包括不同排放装置的处理室。

参照图5和图6，排放装置140′包括：排放部件I 142a；排放部件II142b；以及用于移动每个排放部件142a，142b的致动器170。这里，排放部件I 142a和排放部件II 142b具有与上述相同的结构及功能，因此不再对它们给出进一步的解释。但是，排放部件I 142a和排放部件II 142b的运动轨迹与上述不同，是采用了能使处理室110的尺寸减小的方式。

参照图5和图6，致动器170使得排放部件I 142a和排放部件II 142b从水平位置移动至抵靠干燥室侧壁的近似垂直位置，反过来也成立。致动器170包括：具有液压缸的升降机172，该升降机172用于提升或降低排放部件I和II的第一端，该第一端与干燥室130的侧壁相距较近；以及水平引导装置176，其用于水平移动排放部件I和II的第二端，该第二端与干燥室130的侧壁相距较远。当通过升降机172提升或降低排放部件I和II的第一端时，通过水平引导装置176来使排放部件I和II的第二端运动。水平引导装置176包括：在排放部件I和II的侧面形成的引导销176a；以及用于水平移动引导销176a的导轨176b。导轨176b形成于干燥室130的下部前面或下部后面。当液压缸的杆172a上升时，提升排放部件I和II的一端，且拉动排放部件I和II的另一端沿着导轨176b移动，最终，排放部件I和II竖立成近似垂直的形状，接近于干燥室130的侧壁。相反，当液压缸的杆172a下降时，降低排放部件I和II的一端，推动排放部件I和II的另一端沿着导轨176b移动，最终，排放部件I和II处于水平。

在干燥室130的狭小空间内，致动器170将排放部件I，II从水平位置改变成接近于干燥室130侧壁的近似垂直位置，反过来也成立。这里，由于备用室是不必要的，就可以去掉从干燥室130侧面伸出的备用室，从而相应地减小处理室的尺寸。

参考图3a、图3b和图7，根据本发明的一个实施方式，基底清洁和干燥方法包括准备步骤S110、清洁步骤S120以及干燥步骤S130。

用于准备清洁和干燥过程的准备步骤S110包括：打开干燥室130的盖子132；装载基底W；关闭盖子132，供给氮气，并供给超纯水。清洁步骤S120跟随在准备步骤S110之后。在清洁步骤S120中，向基底W连续供给清洁液体且同时将清洁液体从基底W排出，在基底W的表面上流过的清洁液体从基底W除去污染物。清洁过程参照图3b所示。清洁过程完成以后，将基底W输送至干燥室130，开始干燥步骤S130。在供给用于干燥基底的气体之前，将排放部件I和II移动至基底下方的排放位置(步骤S132)。然后，经由干燥室130顶部的注入喷嘴供给氮气和干燥气体，使得气体在干燥室130内垂直向下流向基底(步骤S134)。参照图3b，经由干燥室130底部的排放部件I和II，强制排出氮气和干燥气体(步骤S136)。在干燥步骤S130中，根据干燥室130内的压力测量值，通过操作真空泵149，控制用于干燥过程的干燥室130中的压力。在干燥步骤S130中，在干燥室130中基底表面上方形成均匀的、近似垂直的气流，而且，从干燥室130迅速排出该气体。

虽然结合附图所示的实施例说明了本发明，但是本发明并不限制于此。本领域的普通技术人员应该理解：在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明作出各种替换、改进和变化。

Claims

1.一种基底清洁和干燥装置，包括：

用于对基底进行清洁过程的清洁室；

用于对基底进行干燥过程的干燥室，该干燥室位于清洁室上方；

用于在清洁室与干燥室之间输送基底的输送装置；

位于干燥室内的气体供给装置，该气体供给装置用于供给干燥晶片用的气体；以及

位于清洁室与干燥室之间的排放装置，该排放装置用于从干燥室强制排出气体，使得气体在干燥室内基本垂直向下流动。

2.如权利要求1所述的基底清洁和干燥装置，其中，所述排放装置包括排放部件，而且，在该排放部件的顶面上形成多个排放孔，并有多个与所述排放孔相连的内部通道。

3.如权利要求1所述的基底清洁和干燥装置，其中，所述排放装置包括排放部件，而且，在该排放部件的顶面和底面上形成多个排放孔，并有多个与所述排放孔相连的内部通道。

4.如权利要求1所述的基底清洁和干燥装置，其中，所述排放装置包括具有排放部件I和排放部件II的两个可分离排放部件，排放部件I与排放部件II相互对称，而且，在排放部件I和排放部件II的顶面上形成多个排放孔，并有与所述排放孔相连的内部通道。

5.如权利要求4所述的基底清洁和干燥装置，其中，在所述排放部件I和排放部件II的底面和侧面上形成多个排放孔。

6.如权利要求4所述的基底清洁和干燥装置，还包括：

用于使所述排放部件I和II位于排放位置或备用位置的致动器，其中，当所述排放部件处于排放位置时，经由所述排放装置从所述干燥室强制排出气体，使得气体在所述干燥室内垂直向下流动，当所述排放部件I和II位于备用位置时，所述基底能够在所述清洁室与所述干燥室之间输送。

7.如权利要求6所述的基底清洁和干燥装置，其中，所述致动器包括用于沿着相反方向水平滑动所述排放部件I和II的滑动器，而且，所述干燥室还包括形成于该干燥室下部两侧的备用室，在该备用室中，所述排放部件I和排放部件II被滑动器滑动之后，能够停留在备用位置。

8.如权利要求6所述的基底清洁和干燥装置，其中，所述致动器包括：

升降机，其用于提升或降低所述排放部件I，II的第一端，该第一端与所述干燥室的侧壁相距较近；以及

水平引导装置，当所述排放部件I和II的第一端由升降机提升或降低时，该水平引导装置用于引导所述排放部件I和II的第二端水平运动，以便在干燥室的狭小空间内，能够将所述排放部件I和II从水平位置改变成接近于干燥室侧壁的近似垂直位置，反过来也成立。

9.如权利要求6所述的基底清洁和干燥装置，其中，所述排放部件I和II能通过所述致动器绕着所述排放部件的一端旋转。

10.如权利要求6所述的基底清洁和干燥装置，其中，所述排放部件I和II设置在相互分隔开的位置处，使得所述清洁室和所述干燥室的压力保持相同。

11.如权利要求5所述的基底清洁和干燥装置，其中，所述排放装置还包括：

穿过侧壁与每个内部通道相连的排放管线；

安装在排放管线上的真空泵；以及

控制器，其用于控制真空泵以便控制所述清洁室和所述干燥室的压力。

12.如权利要求5所述的基底清洁和干燥装置，其中，所述排放孔的尺寸在所述干燥室的中央处最大，并且向着所述干燥室侧面逐渐减小。

13.一种基底清洁和干燥方法，包括以下步骤：

将晶片移动至干燥室；

将移动至干燥室的晶片输送到清洁室，该清洁室位于干燥室的下方；

对清洁室中的基底进行清洁；

将已清洁过的晶片输送到干燥室；以及

在干燥室中供给气体来干燥晶片，其中干燥晶片的步骤包括：

在供给气体干燥晶片之前，使排放部件I和排放部件II位于晶片下方；和

经由干燥室的顶部供给气体，使得气体在干燥室中向下流动以干燥晶片，且同时在干燥室底部处经由排放部件I和II将气体从干燥室强制排出。

14.如权利要求13所述的基底清洁和干燥方法，其中，所述干燥晶片的步骤包括：

经由注入喷嘴向晶片供给气体，所述注入喷嘴形成于所述干燥室的顶部；以及

经由形成于所述排放部件I，II顶面上的排放孔排出气体，所述排放部件I，II位于基底下方并面向所述注入喷嘴。

15.如权利要求14所述的基底清洁和干燥方法，其中，所述干燥晶片的步骤包括：经由所述排放部件I和II从所述干燥室强制排出气体，使得干燥过程在低于大气压力的条件下进行。

16.如权利要求14所述的基底清洁和干燥方法，其中，所述干燥晶片的步骤包括：使所述排放部件I和所述排放部件II相互分隔开，在所述排放部件I与所述排放部件II之间形成间隔，使得所述清洁室与所述干燥室的压力保持相同。

17.如权利要求14所述的基底清洁和干燥方法，其中，所述干燥晶片的步骤包括：控制所述干燥室的压力，即，测量所述干燥室的压力，并根据所测量的压力来操作安装在所述排放部件I和II上的真空泵，以便按照需要控制所述干燥室的压力。