摆动喷嘴单元以及具有摆动喷嘴单元的基板处理装置

摘要

本发明提供一种用于清洁基板的单晶片处理装置。该装置包括基板支撑构件，该基板支撑构件包括用来放置基板的旋转头；处理碗，该处理碗设置为环绕所述旋转头并且适于收集从基板散射出来的处理液；以及摆动喷嘴单元，该摆动喷嘴单元适于通过摇摆旋转将处理液喷射至放置在该旋转头上的基板，其中该摆动喷嘴单元包括喷嘴部分，该喷嘴部分具有喷嘴主体，该喷嘴主体由用于提供设置处理液供给管的内部路径的内部树脂管构成，金属管，该金属管设置为围绕所述内部树脂管，以及外部树脂管，该内部树脂管设置为围绕所述金属管；以及喷嘴驱动器，该喷嘴驱动器适于在θ轴方向上旋转该喷嘴部分并且在Z轴方向上上下移动该喷嘴部分。

权利要求

1.一种摆动喷嘴单元，包括：

喷嘴部分，包括具有杆状形式的喷嘴主体，提供了用于设置处理液供给管的内部路径，其中所述喷嘴主体包括：内部树脂管；

金属管，设置为围绕所述内部树脂管；以及

外部树脂管，设置为围绕所述金属管；

所述喷嘴部分还包括：密封帽，所述密封帽包括位于所述密封帽中央的通孔，用来使处理液供给管通过，并且所述密封帽被安装在所述内部树脂管的一端和所述外部树脂管的一端，以使所述金属管的一端不暴露在外面，其中，密封帽的外径和外部树脂管的外径相等，密封帽的内径和内部树脂管的内径相等。

2.如权利要求1所述的摆动喷嘴单元，其中所述喷嘴部分包括安装在所述密封帽上的喷嘴头，以保持所述处理液供给管。

3.如权利要求1所述的摆动喷嘴单元，其中所述内部树脂管的一端和所述外部树脂管的一端伸出超过所述金属管的一端。

4.如权利要求1所述的摆动喷嘴单元，其中，所述喷嘴部分进一步包括安装在所述喷嘴主体另一端的凸缘；

所述摆动喷嘴单元进一步包括与所述凸缘相连接的喷嘴驱动器，用于旋转和上下移动所述喷嘴部分。

5.如权利要求4所述的摆动喷嘴单元，其中所述凸缘包括插入孔，以插入所述喷嘴主体的另一端，并且进一步包括固定构件，以固定插入在插入孔中的所述喷嘴主体的另一端。

6.如权利要求5所述的摆动喷嘴单元，其中所述固定构件为从所述凸缘的侧面与所述喷嘴主体的另一端接合的螺丝。

7.如权利要求6所述的摆动喷嘴单元，其中所述螺丝穿过所述外部树脂管和金属管而被固定。

8.一种基板处理装置，包括：

基板支撑构件，包括具有用来放置基板的旋转头；

处理碗，设置为环绕所述旋转头并且适于收集从基板散射出来的处理液；以及摆动喷嘴单元，适于通过摇摆旋转将处理液喷射至放置在所述旋转头上的基板，其中每个摆动喷嘴单元包括：喷嘴部分，具有喷嘴主体，所述喷嘴主体由用于提供设置处理液供给管的内部路径的内部树脂管，设置为围绕所述内部树脂管的金属管，以及设置为围绕所述金属管的外部树脂管构成；以及喷嘴驱动器，适于旋转和上下移动所述喷嘴部分；

所述喷嘴部分还包括：密封帽，所述密封帽包括位于所述密封帽中央的通孔，用来使处理液供给管通过，并且所述密封帽被安装在所述内部树脂管的一端和所述外部树脂管的一端，以使所述金属管的一端不暴露在外面，其中，密封帽的外径和外部树脂管的外径相等，密封帽的内径和内部树脂管的内径相等。

9.如权利要求8所述的基板处理装置，其中所述密封帽由与所述内部树脂管和外部树脂管相同的树脂材料组成，以便与所述内部树脂管和外部树脂管进行高效的热熔合。

10.如权利要求8所述的基板处理装置，其中所述喷嘴部分进一步包括喷嘴头，所述喷嘴头与所述密封帽相连接，并且包括固定孔，以在固定孔插入和固定所述处理液供给管的一端。

11.如权利要求8所述的基板处理装置，其中所述喷嘴部分进一步包括安装在所述喷嘴主体另一端的凸缘，其中所述凸缘包括插入孔，以插入所述喷嘴主体的另一端，并且进一步包括螺丝，用于固定插入在插入孔中的所述喷嘴主体的另一端。

说明书

摆动喷嘴单元以及具有摆动喷嘴单元的基板处理装置

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本美国非临时专利申请根据U.S.C.§119，要求申请日为2009年9月21日的韩国专利申请号10-2009-0089121的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

[0003] 本发明涉及一种基板处理装置，更特别地，涉及一种喷射处理液以清洁基板的摆动喷嘴单元，以及具有该摆动喷嘴单元的基板处理装置。

[0004] 一般地，由于半导体器件具有高密度、高集成度以及高性能的趋势，电路图形的尺寸减缩得到迅速地发展。因此，污染物质，例如微粒、有机污染物以及金属污染物残留在基板表面，大大影响了器件的性能以及产品收得率。为此，除去残留在基板表面的各种污染物以及多余薄膜的清洗工艺的重要性不断增加。基板清洗工艺在生产半导体的每一个单元操作的前后进行。

[0005] 目前的用于半导体生产的清洗方法包括干洗和湿洗。湿洗被分成浸泡式和单晶片式，浸泡式通过将基板沉浸在化学处理液中通过化学溶解以除去污染物；单晶片式通过旋转置于旋压夹头上的基板并向基板表面提供化学处理液来除去污染物。

[0006] 单晶片式清洗装置根据污染物和薄膜的种类使用各种类型的清洗液来进行清洗。清洗液被选择性地通过摆动喷嘴或者静态喷嘴提供给基板。

[0007] 摆动喷嘴可以由树脂或者金属制成。树脂喷嘴具有极好的抗腐蚀能力然而硬度较低。金属喷嘴具有极好的硬度却不耐腐蚀。通常，摆动喷嘴由金属组成以保证硬度，并且经过表面处理以防腐蚀。然而，由于表面处理的特性，金属管的内径表面不能被处理。因此，腐蚀可能发生在金属管的内径表面。

发明内容

[0008] 本发明提供一种具有高硬度且耐腐蚀的摆动喷嘴单元以及具有该摆动喷嘴单元的基板处理装置。

[0009] 本发明还提供一种使用金属管时能够防止腐蚀的摆动喷嘴单元，以及具有该摆动喷嘴单元的基板处理装置。

[0010] 本发明的目的不局限于以上所述。这里没有描述的其他目的、特征和优点通过以下的描述可以使本领域技术人员清楚地理解。

[0011] 本发明的实施例提供一种摆动喷嘴单元，该摆动喷嘴单元包括喷嘴部分，该喷嘴部分包括具有杆状形式的喷嘴主体，提供了用于设置处理液供给管的内部路径，其中所述喷嘴主体包括内部树脂管；金属管，设置为围绕所述内部树脂管；以及外部树脂管，设置为围绕所述金属管。

[0012] 在一些实施例中，所述喷嘴部分可进一步包括密封帽，所述密封帽包括位于该密封帽中央的通孔，用来使处理液供给管通过，并且该密封帽被安装在所述内部树脂管的一端和所述外部树脂管的一端以使所述金属管的一端不暴露在外面。

[0013] 在其他实施例中，所述喷嘴部分可包括安装在所述密封帽上的喷嘴头，用于保持所述处理液供给管。

[0014] 在另一些实施例中，所述内部树脂管的一端和所述外部树脂管的一端可以伸出超过所述金属管的一端。

[0015] 在其他的实施例中，所述喷嘴部分可进一步包括安装在所述喷嘴主体另一端的凸缘，而且所述摆动喷嘴单元可进一步包括与所述凸缘相连接的喷嘴驱动器，用于旋转和上下移动所述喷嘴部分。

[0016] 在其他实施例中，所述凸缘可包括插入孔，用来插入所述喷嘴主体的另一端，并且进一步包括固定构件，用来固定插在插入孔内的所述喷嘴主体的另一端。

[0017] 在另外的实施例中，所述固定构件是可以从所述凸缘的侧面插入的螺丝。

[0018] 在另一些实施例中，可以通过穿过所述外部树脂管和所述金属管来固定螺丝。

[0019] 在本发明的其他实施例中，基板处理装置包括基板支撑件，该基板支撑件包括供基板放置的旋转头；处理碗(processing bowl)，该处理碗设置为围绕所述所述旋转头并且适于收集从基板散射出来的处理液；以及摆动喷嘴单元，该摆动喷嘴单元适于通过摇摆旋转将处理液喷射至放置在所述旋转头上的基板，其中每个摆动喷嘴单元包括：喷嘴部分，该喷嘴部分包括喷嘴主体，该喷嘴主体由用于提供设置处理液供给管的内部路径的内部树脂管构成；金属管，该金属管设置为围绕所述内部树脂管，以及外部树脂管，该外部树脂管设置为围绕所述金属管；以及喷嘴驱动器，该喷嘴驱动器适于旋转和上下移动所述喷嘴部分。

[0020] 在其他实施例中，所述喷嘴部分可进一步包括密封帽，所述密封帽包括位于该密封帽中央的通孔，用来使处理液供给管通过，并且该密封帽被安装在所述内部树脂管的一端和所述外部树脂管的一端以使所述金属管的一端不暴露在外面。

[0021] 在其他实施例中，所述密封帽可以由与所述内部树脂管和外部树脂管同样的树脂材料构成，以便与所述内部树脂管和外部树脂管进行高效的热熔合。

[0022] 在其他的实施例中，所述喷嘴部分可进一步包括喷嘴头，所述喷嘴头与所述密封帽相连接并且包括固定孔，用于插入并且在其中固定所述处理液供给管的一端。

附图说明

[0023] 随后的附图用于提供对本发明的进一步的理解，并且并入成为说明书的组成部分。附图图示了本发明的示意性的实施例，并且与说明书一起用来解释本发明的基本原理。在附图中：

[0024] 图1所示的是根据本发明实施例的单晶片处理装置结构的平面图；

[0025] 图2所示的是根据本发明实施例的单晶片处理装置结构的侧视图；

[0026] 图3所示的是图1所示基板处理装置的碗的侧面剖视图；

[0027] 图4是喷嘴单元的分解透视图；

[0028] 图5是喷嘴单元的剖视图；并且

[0029] 图6和图7所示的分别是喷嘴单元的一端和另一端的放大图。

具体实施方式

[0030] 以下，单晶片处理装置的示意性的实施例将要参考附图进行详细描述。同样的元件在附图中用同样的参考数字表示。在下面的描述中，为了不使所公开的内容模糊，公知的结构和功能不会被详细说明。

[0031] 在下面描述的实施例中，处理液可包括水溶液或者包含氢氟酸(HF)、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)、SC-1溶液(氨水(NH4OH)、双氧水(H2O2)和水(H2O)的混合物)、臭氧水、还原水和碱性溶液的混合物。

[0032] (实施例)

[0033] 图1是示出了根据本发明实施例的单晶片处理装置结构的平面图。图2所示的是根据本发明实施例的单晶片处理装置结构的侧视图；图3所示的是图1所示基板处理装置的碗部的侧面剖视图；

[0034] 尽管半导体基板被图示并且解释作为使用实施例中的单晶片型基板处理装置进行处理的基板的一个例子，本发明并没有限制于此并且可以使用各种其他类型的基板，包括用于液晶显示(LCD)装置的玻璃基板。

[0035] 参照图1至图3，单晶片处理装置1适于通过使用各种处理液来除去残留在基板表面上的杂质和薄膜。所述基板处理装置1包括室10、处理碗100、基板支撑构件200、第一摆动喷嘴单元300、静态喷嘴单元500、第二摆动喷嘴单元700和排气构件400。

[0036] 所述室10用于提供密封的内部空间。风扇过滤单元12安装在室10的顶部，用于在室10中产生垂直的气流。

[0037] 风扇过滤单元12被模块化至包括过滤器和供气风扇的单独单元中。风扇过滤单元12滤出清洁空气并且将所述滤过的空气提供到所述室10中。穿过风扇过滤单元12并且供应进入室10之内的清洁空气在所述室10中形成垂直的气流。所述垂直的气流向基板的顶部均匀地提供气流。因此，使用处理液对基板进行表面处理期间所产生的污染物(烟雾)随着空气经由处理碗100的吸气管道被排放至排气构件400，从而被除去。于是，可以在处理碗100中维持较高的空气纯度。

[0038] 所述室10被水平部分14分成处理区域16和保持区域18。尽管在附图中部分地示出，保持区域18不仅包括与处理碗100和副排气管道410相连接的排出管道141、143和145，还包括升高单元600的驱动器、第一摆动喷嘴单元300的驱动器300b、进料管道等等。
作为一个例子，保持区域18与基板被处理的处理区域相隔离。

[0039] 处理碗100为顶部具有开口的圆柱形形状并且提供用于基板W的处理的空间。处理容器100的顶部开口用作基板W通过的路径。基板支撑构件200被放置在处理碗100中。基板支撑构件200在处理期间支撑并且旋转基板W。

[0040] 以下，将要进一步地详细描述处理碗100和基板支撑构件200。

[0041] 图3所示的是图1所示基板支撑构件的处理碗的侧面剖视图。

[0042] 参照附图，处理碗100包括放置有旋转头210的上层空间132a，以及下层空间132b，该下层空间132b被旋转头210与上层空间132a相隔开并且被其下端与排气管道190相连接用于强制排风。处理碗100的上层空间132a包括第一吸气管道110、第二吸气管道
120和第三吸气管道130，它们具有环形的形状并且以多级的方式排列以抽引从旋转基板W所散射出来的处理液、气体、烟雾等等。环形的第一吸气管道110、第二吸气管道120和第三吸气管道130的每一个都具有排气口H。排气口H通常与一个与处理容器100的下层空间对应的环形空间相联系。下层空间132b包括与排气构件400相连的排气管道190。

[0043] 更具体地说，每一个第一吸气管道至第三吸气管道110、120和130包括具有环形形状的底面和从底壁延伸进入圆柱形状之内的侧壁。第二吸气管道120以距离第一吸气管道110一定距离围绕第一吸气管道110。第三吸气管道130以距离第二吸气管道120一定的距离围绕第二吸气管道120。

[0044] 第一吸气管道至第三吸气管道110、120和130分别提供第一收集空间至第三收集空间RS1、RS2和RS3，包括有从基板W散射出来的处理液和烟雾的气体流动到上述空间内。第一收集空间RS1通过第一吸气管道110限定。第二收集空间RS2被限定为第一吸气管道
110和第二吸气管道120之间的空间。第三收集空间RS3被限定为第二吸气管道120和第三吸气管道130之间的空间。

[0045] 第一吸气管道至第三吸气管道110、120和130的顶面是倾斜面，其中的每一个都包括在中央的开口并且被配置而使得从相邻的侧壁到相应的底面的距离朝向所述开口增加。相应地，从基板W散射出来的处理液可以沿第一吸气管道至第三吸气管道110、120和130的顶面流入收集空间RS1、RS2和RS3中。

[0046] 流入第一收集空间RS1的第一处理液通过第一排出管道141被排放到外部。流入第二收集空间RS2的第二处理液通过第二排出管道143被排放到外部。流入第三收集空间RS3的第三处理液通过第三排出管道145被排放到外部。

[0047] 处理碗100与改变处理碗100的垂直位置的升高单元600相连。也就是说，所述升高单元600上下线性地移动所述处理碗100。当处理碗100上下移动时，处理碗100相对于旋转头210的高度被改变。当基板W被加载至旋转头210或者从旋转头210上卸下来时，所述处理碗100下降以使所述旋转头210从处理碗100的顶部向上伸出。在表面处理期间，处理碗100的高度被调整从而可以根据提供给基板W的处理液的类型，使处理液流入吸气管道110、120和130中预定的一个。据此，处理碗100和基板W之间相对的垂直位置被改变。因此，根据收集空间RS1、RS2和RS3，处理碗100能够处理不同的类型的待收集处理液和污染气。

[0048] 在目前的实施例中，基板处理装置1在垂直方向上移动处理碗100以改变处理碗100和基板支撑构件200之间的相对垂直位置。然而，基板处理装置1可以通过垂直地移动基板支撑构件200来改变处理碗100和基板支撑构件200之间的相对垂直位置。

[0049] 基板支撑构件200安装在处理碗100上。在处理期间，支撑基板W的基板支撑构件200可被下面将要描述的驱动器240旋转。所述基板支撑构件200包括具有圆形顶面的旋转头210。旋转头210的顶面包括支撑插脚212和支撑基板W的卡盘插脚214。支撑插脚
212以预定的间隔沿旋转头210的顶面边缘排列以从旋转头210向上突出。支撑插脚212支撑基板W的底面从而使基板W从旋转头210被向上间隔开。卡盘插脚214以比所述支撑插脚212更靠外的位置排列并且向上突出。卡盘插脚214使被支撑插脚212支撑的基板W与旋转头210的校正位置相对准。在处理期间，卡盘插脚214接触基板W的侧面，从而防止基板W从校正位置偏离。

[0050] 支撑轴220与旋转头210的下部相连以支撑旋转头210。支撑轴220被与其下端相连接的驱动器230旋转。驱动器230可以是马达。随着支撑轴220的旋转，旋转头210和基板W被转动。

[0051] 排气构件400在处理期间提供排气压力(负压)到第一吸气管道至第三吸气管道110、120和130。排气构件包括与排气管道190相连接的副排气管道410和挡板420。所述副排气管道410被提供有来自排气泵(未示出)的排气压力，并且与嵌入在半导体生产线(晶圆厂)的底部空间的主气流排出管道相连接。

[0052] 静态喷嘴单元500被固定到处理碗100的顶端上并且适于向基板W的中心提供超纯水、臭氧水、氮气等等。

[0053] 第二摆动喷嘴单元700被摇摆移动到基板W的上部中心部分以提供用于干燥基板W的液体。基板干燥液体可包括异丙醇和高温氮气。

[0054] 第一摆动喷嘴单元300被放置在处理碗100的外部位置。第一摆动喷嘴单元300以吊杆摆动(boom swinging)的方式旋转并且向放置在旋转头210上的基板W提供用于清洁或者蚀刻基板W的处理液(酸性液体、碱性液体、中性液体和干燥气体)。如图1所示，第一摆动喷嘴单元300平行排列。由于从处理碗100到相应的第一摆动喷嘴单元300的距离各不相同，第一摆动喷嘴单元300根据其旋转半径具有不同的长度。

[0055] 每个第一摆动喷嘴单元300包括喷嘴部分300a，该喷嘴部分300a位于处理区域中，以及喷嘴驱动器300b，该喷嘴驱动器300b位于保持区域位并且适于在θ轴方向上旋转和在Z轴方向上上下移动。

[0056] 所述喷嘴驱动器300b包括与喷嘴部分300a的凸缘340相连的支撑轴382、摆动驱动器384和上升驱动器386。摆动驱动器384旋转与支撑轴382相连接的喷嘴部分300a从而使喷嘴部分300a摆向基板W的中央。摆动驱动器384可以是由马达、皮带和滑轮构造而成的组件。所述上升驱动器386提供在垂直方向上线性地移动喷嘴部分300a的驱动力。上升驱动器386可以是例如圆柱状或线形马达的线性驱动设备。上升驱动器386上下移动喷嘴部分300a以防止喷嘴部分300a在旋转期间与相邻的另一个喷嘴部分300a相碰撞。

[0057] 以下，将要参考附图对摆动喷嘴单元的喷嘴部分进行详细描述。

[0058] 图4是喷嘴单元的分解透视图。图5是喷嘴单元的剖视图。图6和图7所示的分别是喷嘴单元的一端和另一端的放大图。

[0059] 参照图4至图7，喷嘴部分300a包括喷嘴主体310、密封帽320、喷嘴头330和凸缘340。

[0060] 喷嘴主体310具有拉长杆结构的三重管结构以提供内部路径，处理液供给管302可沿该内部路径放置。特别地，喷嘴主体310包括内部树脂管312、围绕所述内部树脂管312的金属管314和围绕所述金属管314的外部树脂管316。内部树脂管312和外部树脂管316由具有高度耐腐蚀性的树脂组成，并且示例性地可以由彼此相同的树脂材料组成。内部树脂管312具有比金属管314的内径稍小的外径。金属管314同样具有比外部树脂管316的内径稍小的外径。金属管314通过加热被压入配合至外部树脂管316的内径中。所述内部树脂管312被压入配合至金属管314的内径中。于是，形成了具有三重管结构的喷嘴主体310。作为例子，金属管314由具有高硬度和高耐腐蚀的金属组成。

[0061] 密封帽320通过热熔合被固定到内部树脂管312的一端和外部树脂管316的一端以使金属管314的一端不暴露在外面。示例性地，使喷嘴主体310的一端、内部树脂管312的一端和外部树脂管316的一端突出超过金属管314的一端以便通过热熔合高效地固定密封帽320。同样的原理，在喷嘴主体310的另一端，示例性地，内部树脂管312的另一端和外部树脂管316的另一端突出超过金属管314的另一端。密封帽320包括位于其中央的通孔322，供处理液供给管302通过，以及形成在其下端的外螺纹部分324，用于螺丝连接喷嘴头
330。密封帽320的外径和外部树脂管316的外径相等。密封帽320的内径，也就是说，通孔322的直径和内部树脂管312的内径相等。因此，金属管314的一端被密封帽320完全地密封，从而彻底地防止与处理期间产生的处理液和烟雾相接触。

[0062] 喷嘴头330包括内螺纹部分334，用于与密封帽320的外螺纹部分324接合。喷嘴头330包括孔332，其内径大体上等于处理液供给管302的外径以保持处理液供给管302。所述处理液供给管302被固定地插入在喷嘴头330的孔332中。处理液供给管302的一端从喷嘴头330突出。

[0063] 凸缘340安装在喷嘴主体310的另一端。凸缘310与驱动器300b连接。凸缘340包括插入孔342，用于插入喷嘴主体310的另一端。插入凸缘340的插入孔342的喷嘴主体310的另一端被树脂焊缝308密封，从而使金属管314不暴露在外面。凸缘340包括多个位于其侧面上的固定孔344。固定构件348被插入固定孔344中。因此，插入到插入孔342中的喷嘴主体310的另一端被固定到凸缘340上。插入孔342的直径和喷嘴主体310的外部树脂管316的外径相等。固定构件348可从凸缘340的侧面螺旋插入并且以贯穿的方式被固定在外部树脂管316和金属管314上。通过这样将喷嘴主体310的另一端利用螺丝牢固地固定至凸缘340，可以防止喷嘴主体310在摆动期间变形。然而，螺丝不应该穿过内部树脂管312。如果螺丝穿过内部树脂管312，处理液或者烟雾可能会渗透进入由穿孔形成的缺口并且导致金属管314的腐蚀。供螺丝插入其中的固定孔344被饰面材料充满。

[0064] 如上所述，根据该实施例的第一摆动喷嘴单元300作为小直径管由于其包括金属管314而具有足够的硬度。因此，可以防止在摆动操作期间第一摆动喷嘴单元300的摇晃。特别地，由于金属管314被内部树脂管312和外部树脂管316所保护，而两头被密封帽320和树脂焊缝308所密封，可以完全地防止处理液的渗入。因此，可以有效地防止金属管的腐蚀。

[0065] 根据该实施例，由于喷嘴的硬度和耐腐蚀性被提高，喷嘴尺寸可以减小。同时，可以防止喷嘴的摇晃。

[0066] 上述公开的内容应被理解为说明性的而不是约束性的，并且所附的权利要求是用来覆盖所有落入本发明实际精神和范围内的所有修改、增强及其他具体实例。因此，在法律允许的最大范围内，本发明的范围取决于以下权利要求中最宽的可允许的解释以及它们的等价物，并且不会被上述详细说明所约束或限制。