传送单元、包括该传送单元的基板处理装置和基板处理方法

文档序号:636269 发布日期:2021-05-11 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 传送单元、包括该传送单元的基板处理装置和基板处理方法 (Transfer unit, substrate processing apparatus including the same, and substrate processing method ) 是由 李知桓 于 2020-11-09 设计创作,主要内容包括:提供传送单元、包括该传送单元的基板处理装置以及基板处理方法。所述基板处理装置包括:支撑板;多个突起,其从支撑板向上突出以支撑基板;温度调节构件,其设置在支撑板中以用于加热或冷却基板;和超声施加构件,其在放置于多个突起上的基板与支撑板之间施加超声。(Provided are a transfer unit, a substrate processing apparatus including the transfer unit, and a substrate processing method. The substrate processing apparatus includes: a support plate; a plurality of protrusions protruding upward from the support plate to support the substrate; a temperature adjusting member provided in the support plate for heating or cooling the substrate; and an ultrasonic applying member that applies ultrasonic waves between the substrate placed on the plurality of protrusions and the support plate.)

传送单元、包括该传送单元的基板处理装置和基板处理方法

技术领域

本发明构思的实施方式涉及基板处理装置和基板处理方法,并且更具体地,涉及一种用于传送基板的传送单元、包括该传送单元的基板处理装置以及基板处理方法。

背景技术

通常,为了制造半导体器件,执行各种工序,诸如清洁、沉积、光刻、蚀刻和离子注入工序。其中,用于形成图案的光刻工序对于实现半导体器件的更高集成度起着重要作用。

执行光刻工序以在半导体的基板上形成光致抗蚀剂图案。光刻工序包括用于在基板上形成光致抗蚀剂膜的涂覆工序、用于从光致抗蚀剂膜形成光致抗蚀剂图案的曝光工序、或用于去除在曝光工序中光照射区域或相反区域的显影工序,并且在该工序之前和之后执行烘焙工序以加热和冷却基板。

烘焙工序用于通过加热单元加热基板。加热单元具有用于放置晶片的加热板。在对属于一组的晶片完成处理然后对属于下一组的晶片执行处理之前,应将加热板的温度调整为适合于属于上述下一组的晶片的处理条件(例如,加热温度)。随着施加到加热板上的热能增加,加热板的温度可迅速增加。

然而,由于通过自然冷却方式降低加热板的温度,因此将加热板冷却至期望温度会花费大量时间。执行自然冷却方式所花费的时间对应于处理备用时间,从而显著降低了容量利用率。

另外,会出现如下现象:当从冷却板提起基板以冷却基板时,基板临时附着到冷却板上;或者出现其中在冷却基板后损坏基板的挤压现象。

发明内容

本发明构思的实施方式提供一种能够在烘焙期间提高基板的冷却效率的传送单元、包括该传送单元的基板处理装置以及基板处理方法。

本发明构思的实施方式提供一种能够使基板的挤压现象最小化的传送单元、包括该传送单元的基板处理装置以及基板处理方法。

在本发明构思中将要实现的目的不限于上述目的,而是本领域技术人员显然将理解未提及的其他目的。

本发明构思提供一种基板处理装置。根据示例性实施方式,基板处理装置可包括:支撑板;多个突起,其从支撑板向上突出以支撑基板;温度调节构件,其设置在支撑板中以加热或冷却基板;和超声施加构件,其在放置于多个突起上的基板与支撑板之间施加超声。

根据一个实施方式,温度调节构件可以是冷却基板的冷却构件。

根据一个实施方式,温度调节构件可以具有设置在支撑板中的冷却流体通道。

根据一个实施方式,温度调节构件可以是加热基板的加热构件。

根据一个实施方式,超声施加构件可以沿平行于基板的方向施加超声。

根据一个实施方式,超声施加构件可以设置在支撑板的侧部。

此外,根据示例性实施方式,基板处理装置可以包括:壳体;加热单元,其包括位于壳体内部以加热基板的加热板;以及传送单元,其位于壳体内部以从加热板传送基板。传送单元可以包括:传送板,其用于放置基板;突起,其从传送板向上突出以支撑基板;冷却单元,其用于冷却被加热的基板;以及超声施加构件,其用于在基板和传送板之间施加超声。

根据一个实施方式,冷却单元可以设置在传送板中。

根据一个实施方式,冷却单元可以是冷却流体通道。

根据一个实施方式,超声施加构件可以沿平行于基板的方向施加超声。

根据一个实施方式,基板处理装置还可以包括用于驱动传送板的驱动器,并且超声施加构件可以设置在该驱动器中。

另外,本发明构思提供一种传送单元。根据示例性实施方式,传送单元可以包括:传送板,其用于放置基板;突起,其从传送板向上突出以支撑基板;冷却单元,其设置在传送板中以冷却被加热的基板;以及超声施加构件,其用于在基板和传送板之间施加超声。

根据一个实施方式,冷却单元可以设置在传送板中。

根据一个实施方式,冷却单元可以是冷却流体通道。

根据一个实施方式,超声施加构件可以被设置为沿平行于基板的方向施加超声。

根据一个实施方式,所述传送单元还可以包括用于驱动传送板的驱动器,并且超声施加构件可以设置在该驱动器中。

此外,本发明构思提供一种基板处理方法。根据示例性实施方式,基板处理方法可以包括在基板被支撑到从支撑板向上突出的突起的状态下,在加热或冷却基板的同时在基板和支撑板之间施加超声。

根据一个实施方式,可以通过设置在支撑板中的温度调节构件来加热或冷却基板。

根据一个实施方式,支撑板可以被设置在传送单元中以传送基板,并且可以在将基板支撑到传送单元的状态下加热和冷却基板。

根据一个实施方式,通过设置在支撑板中的温度调节构件加热或冷却基板。

根据一个实施方式,处理基板还可以包括通过加热单元加热基板,可以将经加热单元加热的基板通过传送单元从加热单元传送至另一单元,并且可以在将基板从加热单元传送至另一单元的同时在传送单元上冷却基板。

根据一个实施方式,可以沿平行于基板的方向施加超声。

附图说明

通过以下参考以下附图的描述,上述及其他目的和特征将变得显而易见,其中,除非另外指明,否则纵观各个附图,相同的附图标记指代相同的部分,并且其中:

图1是示意性地示出根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的透视图;

图2是基板处理装置的截面图,其示出了图1的涂覆块或显影块;

图3是示出图1的基板处理装置的平面图;

图4是示出图3的传送单元的手部的视图;

图5是示意性地示出图3的热处理室的平面图;

图6是示出图5的热处理室的正视图;

图7是示出根据本发明构思的实施方式的超声施加构件施加超声的图;

图8和图9是示意性地示出图3的缓冲器的透视图;

图10是示出根据本发明构思的另一实施方式的超声施加构件施加超声的图;

图11是示意性地示出根据本发明构思的另一实施方式的图3的热处理室的平面图;

图12是示出图11的热处理室的正视图。

具体实施方式

在下文中,将参考附图更详细地描述本发明构思的实施方式。可以各种形式修改本发明构思的实施方式,并且本发明构思的范围不应解释为由以下描述的本发明构思的实施方式限制。提供本发明构思的实施方式用于为本领域技术人员更完整地描述本发明构思。因此,附图中的部件的形状等被夸大以着重于更清楚的说明。

图1是示意性地示出根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的透视图。图2是基板处理装置的截面图,其示出了图1的涂覆块或显影块,图3是示出图1的基板处理装置的平面图。

参考图1至图3,基板处理装置1包括转位模块20、处理模块30和接口模块40。根据一个实施方式,转位模块20、处理模块30和接口模块40彼此依次排列成行。在下文中,转位模块20、处理模块30和接口模块40的布置方向被称为第一方向12;当俯视时,垂直于第一方向12的方向被称为第二方向14;并且与第一方向12和第二方向14两者垂直的方向被称为第三方向16。

转位模块20将基板“W”从容器10(其中接收了基板“W”)传送至处理模块30,并且将完成处理的基板“W”接收到容器10中。转位模块20的纵向方向沿第二方向14设置。转位模块20具有装载端口22和转位框架24。装载端口22基于转位框架24位于处理模块30的相对侧。具有基板“W”的容器10放置在装载端口22上。可以设置多个装载端口22,并且可以沿第二方向14布置多个装载端口22。

容器10可以包括用于密封的容器10,例如正面开口标准箱(FOUP)。可以通过诸如高架传送机、高架输送机或自动引导载具的运输单元(未示出)或工人将容器10放置在装载端口22上。

在转位框架24的内部设置转位机械手2200。可以在转位框架24中设置具有沿第二方向14设置的纵向方向的导轨2300,并且转位机械手2200可以被设置成可在导轨2300移动。转位机械手2200可以包括的手部2220(在其中放置基板“W”),并且手部2220可以被设置为可前后移动,可围绕第三方向16旋转并且可沿第三方向16移动。根据一个实施方式,转位机械手2200可以被设置为与设置在涂覆块30a中的前热处理室3200的加热单元3230一起直接传送和接收基板“W”。

处理模块30对基板“W”执行涂覆工序和显影工序。处理模块30具有涂覆块30a和显影块30b。涂覆块30a对基板“W”执行涂覆工序,并且显影块30b对基板“W”执行显影工序。设置有多个涂覆块30a并且其彼此堆叠。设置有多个显影块30b,并且其彼此堆叠。

根据图1的实施方式,设置有两个涂覆块30a并设置有两个显影块30b。涂覆块30a可以布置在显影块30b下方。根据一个示例,两个涂覆块30a可以进行相同的过程并且可以相同的结构设置。另外,两个显影块30a可以进行相同的过程并且可以相同的结构设置。

在涂覆块30a和显影块30b中设置的传送机械手3422可以被设置为,与位于热处理室3200中的传送单元3420直接交换基板“W”。

参考图3,涂覆块30a具有热处理室3200、传送室3400、液体处理室3600和缓冲室3800。热处理室3200对基板“W”执行热处理工序。热处理工序可以包括冷却过程和加热过程。液体处理室3600将液体供应到基板“W”上以形成液膜。液体膜可以是光致抗蚀剂膜或减反射膜。传送室3400在涂覆块30a内部的热处理室3200与液体处理室3600之间传送基板“W”。

传送室3400的纵向平行于第一方向12。在传送室3400中设置传送机械手3422。传送机械手3422在热处理室3200、液体处理室3600和缓冲室3800之间传送基板“W”。根据一个示例,传送机械手3422可包括的手部3420(在其中放置基板“W”),并且手部3420可被设置为可前后移动,可围绕第三方向16旋转,并且可沿第三方向16移动。在传送室3400中设置具有平行于第二方向12的纵向的导轨3300,传送机械手3422可以被设置成可在导轨3300上移动。

设置有多个液体处理室3600。液体处理室3600中的一些可以被设置为彼此堆叠。液体处理室3600位于传送室3400的一侧。液体处理室3600沿第一方向12彼此布置成行。液体处理室3600中的一些设置在与转位模块20相邻的位置。在下文中,将这些液体处理室称为前液体处理室3602。其他液体处理室3600设置在与接口模块40相邻的位置。在下文中,将这些液体处理室称为后液体处理室3604。

将第一液体涂覆在前液体处理室3602中的基板“W”上,将第二液体涂覆在后液体处理室3604中的基板“W”上。第一液体可以与第二液体不同。根据一个实施方式,第一液体是减反射液体,第二液体是光致抗蚀剂。可将光致抗蚀剂涂覆在具有减反射膜的基板“W”上。或者,第一液体可以是光致抗蚀剂,第二液体可以是减反射液体。在这种情况下,可以将减反射液体涂覆到涂覆有光致抗蚀剂的基板“W”上。或者,第一液体和第二液体可以是相同类型的液体,并且第一液体和第二液体均可以是光致抗蚀剂。

设置有多个缓冲室3800。缓冲室3800中的一些插入在转位模块20和传送室3400之间。在下文中,该缓冲室被称为前缓冲器。设置有多个前缓冲器3802,并且其沿竖直方向彼此堆叠。缓冲室3802和3804中的另一些插入在传送室3400和接口模块40之间。在下文中,这些缓冲室被称为后缓冲器3804。

设置有多个后缓冲器3804,并且其沿竖直方向彼此堆叠。前缓冲器3802和后缓冲器3804临时存放多个基板“W”。存放在前缓冲器3802中的基板“W”由转位机械手2200和传送机械手3422引入和取出。储存在后缓冲器3804中的基板“W”由传送机械手3422和设置在转位模块40中的第一机械手4602引入和取出。

显影块30b具有热处理室3200、传送室3400和液体处理室3600。由于显影块30b中的热处理室3200、传送室3400和液体处理室3600具有与涂覆块30a中的那些热处理室3200、移送室3400和液体处理室3600大致相同的结构和配置,所以将省略其详细说明。然而,显影块30b中的所有液体处理室3600供应相同的显影液,使得对基板“W”进行显影处理。

接口模块40将处理模块30与外部曝光装置50连接。

图4图示出图3的传送单元的手部。参考图4,手部3420具有基部3428和支撑突起3429。基部3428可以具有环孔形状,其中周缘的一部分弯曲。基部3428的内径大于基板“W”的直径。支撑突起3429从基部3428向内延伸。设置有多个支撑突起3429以支撑基板“W”的边缘区域。根据一个示例,可以相等的距离设置四个支撑突起3429。

设置有多个液体处理室3200。热处理室3200沿第一方向12布置。热处理室3200位于传送室3400的一侧。

图5是示意性地示出图3的热处理室的平面图,图6是示出图3的热处理室的正视图。参考图5和图6,热处理室3200具有壳体3210、加热单元3230、传送单元3240、冷却单元1005和超声施加构件3248。

壳体3210基本上具有长方体形状。壳体3210在其侧壁中形成有入口(未示出)以引入或取出基板“W”。入口3212可以选择性地保持在开放状态。可以设置门(未示出)以选择性地打开或关闭入口。在壳体3210中设置加热单元3230和传送单元3240。

加热单元3230包括加热板1320、盖1120、盖驱动器(未示出)、加热器1420和升降销1340。

加热板1320具有大气压力或更低压力的气氛下加热基板“W”。盖1120位于加热板1320上方以在其中提供加热空间。当基板“W”移动到加热板1320的外围部分时,盖1120通过盖驱动器1130移到加热板1320上。当基板“W”由加热板1320加热时,盖1120通过盖驱动器1130向下移动以形成加热空间以加热基板1120。

加热器单元1420加热放置在加热板1320上的基板“W”。加热器单元1420位于放置在加热板1320上的基板“W”下方。加热器单元1420包括多个加热器1420。加热器1420位于加热板1320的内部。可选择地,加热器1420可以位于加热板1320的底表面上。加热器1420位于相同的平面上。

升降销1340使加热板1320上的基板“W”上下移动。设置有多个升降销1340,并且每个升降销1340被设置为沿竖直方向朝向的销的形状。驱动构件(未示出)使每个升降销1340在上移位置和下移位置之间移动。驱动构件(未示出)可以是气缸。驱动构件(未示出)可以设置在盖1120的外部。

传送单元3240包括传送板3241。传送板3241被设置为大致盘形的形状,并且具有与基板“W”的直径相对应的直径。传送板3241可以被安装在导轨3249上,并且可以通过驱动器3246沿着导轨3249沿第一方向12移动。在传送板3241的边缘中形成有凹口3244。凹口3244可以具有与形成在手部3420上的支撑突起3429的形状相对应的形状。凹口3244所设置的数量可以与形成在手部3420上的支撑突起3429的数量相对应,并且凹口可以形成在与支撑突起3429的位置相对应的位置。

当在手部3420和传送单元3240沿竖直方向对准的状态下改变手部3420和传送单元3240的竖直位置时,在手部3420和传送单元3240之间传送基板“W”。

在传送单元3240中设置有以狭缝形状的多个引导槽3242。引导槽3242从传送单元3240的端部向内延伸。引导槽3242的纵向方向沿第二方向14设置,引导槽3242被定位成沿第一方向12彼此间隔开。当在传送单元3240和加热单元3230之间传送基板“W”时,引导槽3242防止传送单元3240和升降销1340之间的干扰。

传送板3241包含具有优异的传热速率的材料,从而提高了传送板3241的冷却效率。根据一个实施方式,传送板3241可以由金属材料形成。另外,传送板3241包括冷却单元1005。根据一个实施方式,冷却单元1005可以是冷却流体通道。在传送板3241上形成从传送板3241向上突出的多个突起3247。当基板“W”被支撑到突起3247上时,基板“W”和传送板3241彼此间隔开。

图7是图示出根据本发明构思的实施方式的,超声施加构件施加超声。参考图7,超声施加构件3248施加到彼此间隔开的基板“W”和传送板3241之间的空间。根据一个实施方式,设置超声施加构件3248以沿平行于基板“W”的方向施加超声。根据一个实施方式,超声施加构件3248的宽度可以等于或小于基板“W”的直径。

当超声施加构件3248沿平行于基板“W”的方向施加超声时,从超声施加构件3248施加的超声可通过基板“W”与传送板3241之间的空间传播至长距离。因此,超声施加构件3248可以将超声施加到基板“W”的底表面的整个部分,而在尺寸上不会超出基板“W”。

施加在基板“W”与传送板3241之间的超声在基板“W”与传送板3241之间产生涡流。基板“W”与传送板3241之间的涡流增大了基板“W”与传送板3241之间的对流传热系数。因此,在基板“W”和传送板3241之间的空气停滞被最小化,因此,减少了基板“W”的冷却时间。

此外,由于本发明构思被构造成在基板“W”不可避免地移动的状态下在通过传送板3241移动基板“W”期间冷却基板“W”,因此可以减少用于将基板“W”移动至附加冷却单元的时间。

超声施加构件3248设置在传送单元3240的一侧。根据一个实施方式,超声施加构件3248设置在驱动器3246中。由于超声施加构件3248设置在驱动器3248中,因此在传送单元3240移动基板“W”的过程中,将超声施加到基板“W”和传送板3241之间的空间。

图8至图9是示意性地示出图3的缓冲器(前缓冲器;缓冲室)3802的透视图。参考图8至图9,缓冲器3802包括缓冲板3870、冷却板3850和支撑块3830。

在缓冲板3870上放置基板“W”。缓冲板3870堆叠并设置在冷却板3850上。缓冲板3870固定地联接到支撑块3830。缓冲板3870被设置为圆形。缓冲板3870可以设置有与基板“W”相对应的尺寸。缓冲板3870设置有与冷却板3850的尺寸相同的尺寸。可以在缓冲板3870中设置孔3879。可以设置多个孔3879。孔3879可以与外部通风以自然地冷却基板“W”。孔3879可以均匀地设置在缓冲板3870的整个区域上。

在冷却板3850上放置基板“W”。当俯视时,冷却板3850被设置成盘状。冷却板3850的尺寸可以被设置为与基板“W”的尺寸相对应。可以在冷却板3850中形成孔3859。可以设置多个孔3859。当将基板“W”放置在冷却板3850上时,孔3859可以通过通风而自然地冷却基板“W”。

设置有多个冷却板3850。冷却板3850被堆叠并且彼此间隔开。冷却板3850固定地联接到支撑块3830。冷却板3850可以被设置为具有相等的尺寸。冷却板3850可以设置有相等的高度。

可以在冷却板3850和支撑块3830的内部设置冷却构件。冷却构件可以冷却放置在冷却板3850上的基板“W”。冷却构件可以采用各种方式,例如使用冷却水进行冷却和使用热电构件进行冷却。另外,缓冲器3802可包括升降销组件3857,以将基板“W”放置在冷却板3850上。

图10图示出根据本发明构思的实施方式的、安装在缓冲器3802中的超声施加构件3248施加超声。参考图10,超声施加构件3248将超声施加到支撑在升降销组件3857上的基板“W”和缓冲板3870之间的空间,或者施加到支撑在升降销组件3857上的基板“W”和冷却板3850之间的空间。

超声施加构件3248沿平行于基板“W”的方向施加超声。施加在基板“W”和冷却板3850之间的超声在基板“W”和冷却板3850之间产生涡流。在基板“W”和冷却板3850之间的涡流增大了基板“W”和冷却板3850之间的对流传热系数。因此,使基板“W”和冷却板3850之间的空气停滞最小化,因此减少了基板“W”的冷却时间。

根据一个示例,超声施加构件3248被设置在缓冲板3870或冷却板3850的侧部。例如,超声施加构件3248可以被设置在支撑块3830上。

已经在上述实施方式中描述了,超声施加构件3248设置在驱动器3246中。然而,根据另一示例,在壳体3210的内部,超声施加构件3248可以设置在与设置驱动器3246的一侧相反的一侧。

尽管已经在上述实施方式中描述,冷却单元1005设置在传送板3241中,但是根据另一实施方式,传送板3241可以不设置有冷却单元1005。尽管传送板3241不包括冷却单元1005,但是超声施加部件3248可以促进传送板3241上的基板“W”的自然冷却。

在上述实施方式中已经描述,在传送板3241中设置有冷却单元1005。然而,根据另一实施方式,可以在传送板3241的外部单独地设置冷却单元3220,如图11和图12所示。冷却单元3220和加热单元3230平行于第二方向14设置。根据一个实施方式,冷却单元3220可以比加热单元3230更靠近传送室3400放置。冷却单元3220具有冷却板3222。当俯视时,冷却板3222可以具有圆形形状。冷却板3222具有冷却构件3224。根据一个实施方式,冷却构件3224可以形成在冷却板3222的内部以用作供冷却流体流过的流体通道。

已经在上述实施方式中描述了,超声施加构件3248被设置在传送单元3240中。然而,根据另一个实施方式,超声施加构件3248被设置在缓冲器3802或3804中。

已经在上述实施方式中描述了,用于支撑基板“W”的支撑板包括设置在传送单元3240中的传送板3241和设置在缓冲器3802或3804中的冷却板3850。然而,根据另一实施方式,支撑板可用于各种支撑装置中以在加热基板“W”之后冷却基板“W”。

已经在上述实施方式中描述了,超声施加构件3248沿平行于基板“W”的方向施加超声。然而,根据另一实施方式,超声施加构件3248可以设置在支撑板的底表面上,以朝着基板“W”的底表面施加超声。

已经在上述实施方式中描述了,超声施加构件3248将超声施加到冷却构件和基板“W”之间的空间以冷却基板“W”。然而,根据另一实施方式,超声施加构件3248可以将超声施加到加热构件和基板“W”之间的空间以加热基板“W”。与冷却基板“W”的情况类似,即使当加热基板“W”时,施加在基板“W”和加热构件之间的超声也会增大对流传热系数,从而提高基板“W”的加热效率。

根据本发明构思,将超声施加到基板“W”与用于冷却基板“W”的板之间的空间,从而激活基板“W”与用于冷却基板“W”的板之间的空间中的对流,从而可以减少冷却基板“W”的时间。

另外,根据本发明构思,将超声施加到基板与用于冷却基板的板之间的空间,使得基板细微地移动。因此,防止了基板附着到用于冷却基板的板上。

另外,根据本发明构思,将超声施加到基板与用于冷却基板的板之间的空间,从而从用于冷却基板的板上细微地提起基板。因此,当基板被提起时,可以防止挤压现象。

根据本发明构思的实施方式,可以通过将超声施加构件设置到传送板或冷却板来提高基板的冷却效率。

根据本发明构思的实施方式,冷却单元被设置到传送单元,使得一起执行通过冷却单元的冷却和自然冷却,从而使冷却时间最少化。

另外,根据本发明构思的实施方式,可以使基板的挤压现象最小化。

上面的描述是出于说明性目的。此外,上述内容描述了本发明构思的示例性实施方式,并且本发明构思可以在各种其他组合、改变和环境中使用。即,在不脱离说明书中公开的发明构思的范围、与书面公开等效的范围和/或本领域技术人员的技术或知识范围的情况下,可以对本发明构思进行修改和修正。书面实施方式描述了用于实现发明构思的技术精神的最佳状态,并且可以进行在本发明构思的详细应用领域和目的中所需的各种改变。因此,本发明构思的详细描述不旨在将本发明构思限制于所公开的实施方式。此外,应当理解,所附权利要求包括其他实施方式。

尽管已经参考示例性实施方式描述了本发明构思,但是对于本领域技术人员显而易见的是,在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下,可以进行各种改变和修改。因此,应当理解,以上实施方式不是限制性的,而是说明性的。

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