药液供应单元和适用其的基板处理系统以及药液供应方法

技术领域

本发明是药液供应单元和适用其的基板处理系统以及药液供应方法，更详细地涉及当通过药液供应单元供应药液时通过感测随着化学反应生成的杂质并将其去除从而能够确保执行工艺的可靠性和稳定性的技术。

背景技术

在一般的半导体元件制造工艺以及平板显示器制造工艺中，可以使用各种药液。例如，在清洗基板的工艺中可以使用用于清洗基板的各种药液(例如，IPA(异丙醇))，可以用这样的药液处理基板而去除在基板的表面残留的异物等。

在为了处理基板而供应药液时，由于各种因素，供应的药液发生化学反应而变成不必要的杂质。因这样的杂质，存在工艺产出率下降并引起残次品，进而会发生工艺事故的危险性变高的问题。

因此，披露有通过对供应的药液进行的各种检查来掌握杂质的方案。

可是，根据这样的以往技术的药液检查方案存在药液分析需要过多时间而不能实质上在工艺执行中执行即刻检查的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的以往技术的问题而提出，其目的在于通过分光检查法实时检查当供应药液时随着化学反应生成的杂质，基于此通过即刻措施来消除含有杂质的药液流入工艺处理的问题。

尤其，目的在于监控当供应IPA药液时产生的丙酮(Acetone)等IPA衍生物产生而防止IPA衍生物引起的大量缺陷(defect)产生。

进而，目的在于解决为了处理基板而供应的药液由于各种因素而发生化学反应并变成不必要的杂质，工艺产出率下降并引起残次品的问题。

另外，目的在于消除由于药液的化学反应带来的杂质而会发生工艺事故的危险性。

并且，目的在于解决当以往药液检查方案时药液分析需要过多时间而不能实质上在工艺执行中执行即刻检查的问题。

本发明的目的不限于前述的内容，未提及的本发明的其它目的以及优点可以通过下面的说明得到理解。

为了解决上述的课题，可以是，根据本发明的药液供应单元的一实施例包括：药液保管部，保管药液；药液供应线，提供供所述药液流动的路径；以及药液检查构件，通过分光检查法对在所述药液供应线中流动的药液检测随着化学反应生成的杂质。

优选的是，可以是，所述药液检查构件包括傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)或者傅里叶变换近红外光谱仪(FT-NIR)。

作为一例，可以是，所述药液保管部保管IPA，所述药液供应线供应保管在所述药液保管部中的IPA。

进而，可以是，所述药液检查构件检测所述药液供应线中的IPA衍生物。

其中，可以是，所述药液检查构件基于在光谱中存在设定波数(wavenumber)的波峰来检测IPA衍生物。

作为一例，可以是，所述药液检查构件包括：测量探针，配置于所述药液供应线中而对在所述药液供应线中流动的药液发出红外线或者近红外线并检测透射所述药液的光；傅里叶变换器，从所述测量探针检测到的光获取光谱；以及分析仪，基于所述光谱来判断杂质。

进而，可以是，所述药液供应单元还包括：过滤器，配置于所述药液供应线中，所述测量探针配置于所述药液供应线中的所述过滤器后端。

优选的是，可以是，所述药液供应单元还包括：排放线，排出在所述药液供应线中流动的药液。

进一步，可以是，所述药液供应单元还包括：第一阀，配置于所述药液供应线中的所述排放线的连接部位后端而选择性地开闭所述药液供应线；第二阀，配置于所述排放线而选择性地开闭所述排放线；以及控制部，控制所述第一阀和所述第二阀。

作为一例，可以是，所述控制部基于所述药液检查构件的检查结果而选择性地控制所述第一阀和所述第二阀。

进而，可以是，根据本发明的基板处理系统：上述的药液供应单元；以及基板处理装置，从所述药液供应单元接收药液而处理基板。

另外，可以是，根据本发明的药液供应方法的一实施例包括：药液供应步骤，将保管在药液保管部中的药液向药液供应线供应；杂质检测步骤，通过分光检查法对在所述药液供应线中流动的药液检测随着化学反应生成的杂质；以及药液供应判断步骤，基于杂质检测结果向基板处理装置供应药液或将药液排出到外部。

优选的是，可以是，所述杂质检测步骤通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)或者傅里叶变换近红外光谱仪(FT-NIR)检测所述药液供应线中的杂质。

作为一例，可以是，所述药液供应步骤将保管在所述药液保管部中的IPA向所述药液供应线供应，所述杂质检测步骤检测所述药液供应线中的IPA衍生物。

其中，可以是，所述杂质检测步骤基于在光谱中存在设定波数(wavenumber)的波峰来检测IPA衍生物。

进而，可以是，所述药液供应判断步骤包括：药液供应线关闭步骤，当检测杂质时，通过所述药液供应线中的第一阀关闭所述药液供应线。

进一步，可以是，所述药液供应判断步骤还包括：排放线开放步骤，通过所述排放线中的第二阀而排出在所述药液供应线中流动的药液。

优选的是，可以是，所述药液供应判断步骤还包括：排出调节步骤，基于设定的时间或者设定的流量来开放所述排放线。

而且，可以是，所述药液供应判断步骤再执行所述杂质检测步骤，并基于杂质检测结果而再执行药液供应线关闭步骤至排出调节步骤。

进而，可以是，根据本发明的药液供应单元的优选一实施例包括：药液保管部，保管IPA药液；药液供应线，提供供IPA药液流动的路径；过滤器，配置于所述药液供应线中；排放线，排出在所述药液供应线中流动的药液；第一阀，配置于所述药液供应线中的所述排放线的连接部位后端而选择性地开闭所述药液供应线；第二阀，配置于所述排放线而选择性地开闭所述排放线；测量探针，配置于所述药液供应线中而对在所述药液供应线中流动的药液发出红外线或者近红外线并检测透射所述药液的光；傅里叶变换器，从所述测量探针检测到的光获取光谱；分析仪，基于所述光谱来检测IPA衍生物；以及控制部，基于所述分析仪的分析结果来控制所述第一阀和所述第二阀。

根据这样的本发明，通过分光检查法实时检查当供应药液时随着化学反应生成的杂质，基于此通过即刻措施将含有杂质的药液排出到外部，从而能够去除杂质对工艺带来的影响。

尤其，感测当供应IPA药液时产生的IPA衍生物的产生，能够防止丙酮(Acetone)、乙酸(Acetic Acid)、醋酸异丙酯(Isopropyl Acetate)等杂质引起的大量缺陷(defect)产生。

进而，能够解决为了处理基板而供应的药液由于各种因素而发生化学反应并变成不必要的杂质从而工艺产出率下降并引起残次品的问题，并消除由于药液的化学反应带来的杂质而会发生工艺事故的危险性。

本发明的效果不限于上面所提及的效果，本发明所属的技术领域中具有通常知识的人可以从下面的记载清楚地理解未提及的其它效果。

附图说明

图1示出适用本发明的基板处理系统的一实施例。

图2示出根据本发明的药液供应单元的一实施例的结构图。

图3示出通过根据本发明的药液供应单元向基板处理装置供应药液的一例。

图4示出根据本发明的药液供应单元的药液检查构件的一实施例的结构图。

图5示出根据本发明的药液供应方法的一实施例的流程图。

图6示出通过根据本发明的药液供应方法检测IPA衍生物并将其排出的过程的一实施例的流程图。

图7至图10示出适用根据本发明的药液供应方法的光谱的一例。

(附图标记说明)

10：基板处理系统，

70：基板处理装置，

100：药液供应单元，

110：药液保管部，

130：药液供应线，

150：药液检查构件，

170：排放线，

190：控制部。

具体实施方式

以下，参照所附附图而详细说明本发明的优选实施例，但本发明不受实施例限定或限制。

为了说明本发明和本发明的动作上的优点以及通过本发明的实施达到的目的，以下例示本发明的优选实施例并参照此进行说明。

首先，本申请中所使用的术语仅是为了说明特定实施例而使用，并不用于限定本发明，只要没有在文脉上明确表示不同含义，则单数的表述可以包括复数的表述。另外，在本申请中，“包括”或者“具有”等术语用于指称说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要件、零件或者它们的组合的存在，应理解为并不预先排出一个或其以上的其它特征或者数字、步骤、动作、构成要件、零件或者它们的组合的存在或者附加可能性。

在本发明的说明中，当判断为针对相关的公知构成或者功能的具体说明可能混淆本发明的主旨时，省略其详细的说明。

本发明披露通过药液供应单元感测当供应药液时随着化学反应生成的杂质并将其去除从而能够确保工艺执行的可靠性和稳定性的技术。

图1示出适用本发明的基板处理系统的一实施例。基板处理系统1可以包括索引部10和工艺处理部20。索引部10和工艺处理部20可以配置成一列。

索引部10可以包括装载端口12以及传送架14。

在装载端口12中可以安放收纳有基板W的载体11。装载端口12可以提供多个并配置成一列，装载端口12的数量也可以根据基板处理系统1的工艺效率以及占用空间条件等而增加或减少。

载体11可以使用前开式晶圆传送盒(Front Opening Unifed Pod；FOUP)。在载体11中可以形成用于将基板以相对于地面水平配置的状态收纳的多个插槽。

传送架14可以与装载端口12相邻配置，优选的是可以配置在装载端口12和工艺处理部20的缓冲部30之间。传送架14可以包括索引轨道15以及索引机械手17。在索引轨道15上可以安放索引机械手17。索引机械手17可以在缓冲部30和载体11之间传送基板W。索引机械手17可以沿着索引轨道15直线移动或以轴为基准旋转。

工艺处理部20可以相邻于索引部10而配置于基板处理系统1的后方。

工艺处理部20可以包括缓冲部30、移动通道40、主传送机械手50以及基板处理装置70。

缓冲部30可以配置于工艺处理部20的前方，可以在基板处理装置70和载体11之间成为搬运基板W之前临时收纳基板W而等待的场所。可以是，缓冲部30在其内部提供放置基板W的插槽(未图示)，插槽(未图示)以彼此间隔开的方式提供多个。

移动通道40可以与缓冲部30对应地配置，可以提供供主传送机械手50移动的通道。在移动通道40的两侧可以彼此面对配置基板处理装置70。主传送机械手50在移动通道40中移动，可以设置能够向基板处理装置70的上下层以及缓冲部30的上下层升降的移动轨道。

主传送机械手50可以配置于移动通道40，并在基板处理装置70和缓冲部30之间或者各基板处理装置70之间传送基板W。主传送机械手50可以沿着移动通道40直线移动或以轴为基准旋转。

基板处理装置70可以配置多个，可以以移动通道40为中心配置于两侧。基板处理装置70中的一部分可以沿着移动通道40的长度方向配置，基板处理装置70中的一部分可以彼此层叠配置。基板处理装置70的配置位置或数量可以根据需要而改变。作为一例，基板处理装置70既可以仅提供于移动通道40的一侧，另外，基板处理装置70也可以在移动通道40的一侧以及两侧以单层提供。

基板处理装置70可以对基板W执行清洗工艺。基板处理装置70既可以根据所执行的清洗工艺的种类而具有不同的结构，或者，各个基板处理装置70也可以具有相同的结构。进而，选择性地可以提供为，基板处理装置70划分为多个组，属于相同组的基板处理装置70彼此相同，属于彼此不同组的基板处理装置70的结构彼此不同。基板处理装置70可以根据各自所使用的化学制剂的种类或清洗方式的种类来划分。或者，也可以提供为，按照各个组，基板处理装置70对一个基板W依次执行工艺。

并且，基板处理系统10可以包括向基板处理装置70供应与相应处理工艺对应的药液的药液供应单元(未图示)。

在本发明中披露在上述的基板处理系统10中适用下面要观察的药液供应单元而当供应药液时检测随着化学反应可能生成的杂质并将含有杂质的药液排出到外部从而能够去除杂质对工艺带来的影响的基板处理系统。

本发明披露向上面说明的基板处理系统1所具备的各基板处理装置70供应药液的药液供应单元。

图2示出根据本发明的药液供应单元的一实施例的结构图。

药液供应单元100可以向药液供应基板处理装置70。

药液供应单元100可以包括药液保管部110、药液供应线130、药液检查构件150、排放线170、控制部190等。

药液保管部110可以保管要用于基板处理工艺的各种药液并根据需要向基板处理装置70供应所保管的药液。药液保管部110可以通过药液流入线(未图示)接收药液并将其临时保管。

药液供应线130可以将保管在药液保管部110中的药液向基板处理装置70供应。药液供应线130可以提供供药液流动的路径。可以在药液供应线130中配置阀、加热器、泵、流量计、过滤器等各种结构以能够按照工艺处理条件来调节药液，调节药液的供应量、密度、温度等或去除杂质。

作为一例，药液保管部110可以作为用于基板处理工艺的有机溶剂接收异丙醇(IPA：isopropyl alcohol)并将其保管，药液供应线130可以将IPA向基板处理装置70供应。

药液保管部110和药液供应线130可以考虑基于基板处理工艺的供应药液种类来改变其数量和形态。

药液检查构件150可以监测在药液供应线130中流动的药液中含有的杂质。优选的是，药液检查构件150可以通过分光检查法检查随着化学反应生成的杂质。

作为一例，当通过药液供应线130供应IPA时，可能产生IPA衍生物，由于这样的不必要的IPA衍生物，当工艺处理时产品会产生缺陷(defect)。在本发明中，适用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)或者傅里叶变换近红外光谱仪(FT-NIR)而获取在药液供应线130中流动的药液的光谱，通过在光谱中是否存在与IPA衍生物对应的波数(wavenumber)的波峰，可以判断IPA衍生物的含有。

排放线170可以连接于药液供应线130的中途而将在药液供应线130中流动的药液排出到外部。

控制部190可以选择性地调节通过药液供应线130对基板处理装置70进行的药液供应。控制部190可以基于药液检查构件150的检查结果而中断通过药液供应线130对基板处理装置70的药液供应并通过排放线170向外部进行排出。

图3示出通过根据本发明的药液供应单元向基板处理装置供应药液的一例。

所述图3是药液供应单元100向基板处理装置70供应IPA的一例。

通常，清洗工艺可以包括将药液供应到基板而去除基板上的异物的化学制剂处理、将纯水供应到基板而去除残留在基板上的化学制剂的冲洗处理以及去除残留在基板上的纯水的干燥处理等工艺。

为了基板的干燥处理，可以使用超临界流体。作为一例，可以将基板上的纯水替换为有机溶剂之后，在基板处理装置70的高压腔室内将超临界流体供应到基板的上部面而将留在基板上的有机溶剂溶解到超临界流体中从基板去除。此时，有机溶剂可以使用IPA，超临界流体可以使用临界温度以及临界压力相对低且IPA容易溶解的二氧化碳(CO

药液保管部110作为临时保管药液的储罐，可以从IPA源通过源线90接收IPA并将其保管。在源线90中可以配置过滤器91、流量计93、阀95等而调节IPA的供应。

保管在药液保管部110中的IPA可以通过药液供应线130向基板处理装置70提供。

在药液供应线130中可以配置泵131、阻尼器132、加热器133、温度计134、过滤器135、流量计137等而调节向基板处理装置70供应的IPA的温度、流量等。

另外，在药液供应线130中可以配置压力计138和流量控制阀(定压阀)139等而调节通过药液供应线130供应的IPA压力等。药液供应线130可以在过滤器135和流量控制阀139之间向基板处理装置70供应IPA。在药液供应线130向基板处理装置70连接的前端可以配置选择性地开闭药液供应线130而调节IPA的供应的第一阀161。

进而，药液供应线130可以包括循环线，循环线的末端可以与药液保管部110连接并在其前端配置流量控制阀139而将没有向基板处理装置70供应的药液重新回收到药液保管部110。

在药液供应线130中可以配置药液检查构件150。优选的是，药液检查构件150的测量探针可以配置于药液供应线130中。

药液检查构件150的测量探针可以在药液供应线130中配置于恰当的位置，优选的是，药液检查构件150的测量探针可以配置于配置在药液供应线130中的过滤器135和流量控制阀139之间。这是因为，IPA穿过过滤器135后相对大量含有在过滤器135中引发的丙酮(Acetone)等杂质。

药液检查构件150可以通过测量探针对在药液供应线130中流动的IPA执行检查并判断是否含有IPA衍生物。

排放线170可以连接于药液供应线130中的第一阀161的前端。

排放线170可以将在药液供应线130中流动的IPA排出到外部。在排放线170中可以配置选择性地开闭排放线的第二阀165、精密地调节排出流量的针阀171、测量排出流量的流量计175。

控制部(未图示)可以基于药液检查构件150的检查结果来控制第一阀161、第二阀165，从而选择性地向基板处理装置70供应IPA或通过排放线170排出IPA。

当通过这样的根据本发明的药液供应单元100供应IPA时，实时检查IPA衍生物的含有，当含有IPA衍生物时即刻将在药液供应线130中流动的IPA通过排放线170排出，从而能够去除由于供应含有IPA衍生物的IPA而当工艺处理时产生的缺陷。

在本发明中，药液检查构件150通过傅里叶变换红外光谱方式(FT-IR)能够掌握在药液中含有的杂质，关于药液检查构件150，图4示出根据本发明的药液供应单元的药液检查构件的一实施例的结构图。

药液检查构件150可以包括傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)或者傅里叶变换近红外光谱仪(FT-NIR)，作为一例，傅里叶变换红外光谱术(FT-IR；Fourier-transforminfrared spectroscopy)是利用通过干涉仪调相的红外区域的白色光的红外光谱术的一种，是指向试样照射红外线而对与偶极矩变化的分子骨架的振动和转动对应的能量的吸收进行测量的分析法。

药液检查构件150可以包括测量探针151、傅里叶变换器153、分析仪155等。

测量探针151可以配置于药液供应线130中而向在药液供应线130中流动的药液照射红外线光或者近红外线光并检测透射药液的光。

傅里叶变换器153可以从测量探针151检测到的光获取光谱。即，傅里叶变换器153可以通过傅里叶变换将检测到的光变换为频域而获取药液对红外线或者近红外线的能量吸收分布图的光谱。

而且，分析仪155可以基于获取到的光谱而判断药液的杂质。

在辐射线穿过固体、液体或者气体层时，构成原子、分子或者离子的电子当吸收辐射线时会跃迁到高相当于其辐射线的光子能量(Photon Energy)的能级。这些电子电位差按照各化学物种具有本征值，可以调查被吸收的辐射线的频率(frequency)来知道试样中的成分物质。可以是，所述频率通过波动的传播速度(v)以及波长(λ)表示，光谱通过波长的倒数即波数(wave number)表示。

分析仪155可以通过光谱中存在于特征波数(wave number)中的波峰(peak)来掌握相应物质。

作为一例，当将IPA作为药液供应时，可以通过光谱掌握在药液供应线130中流动的IPA中是否含有IPA衍生物，主要的IPA衍生物具有C和O的双键，在此情况下，在光谱中，可以在波数(wavenumber)为1700至1730cm

通过此，分析仪155可以判断是否含有主要的IPA衍生物。

在本发明中，通过适用上述的药液检查构件，会在供应药液的同时实时掌握杂质的含有。

另外，在本发明中披露通过在上面说明的根据本发明的药液供应单元供应药液的方法，以下，通过实施例观察根据本发明的药液供应方法。根据本发明的药液供应方法通过前面说明的根据本发明的药液供应单元来实现，因此一起参照上述的药液供应单元的实施例。

图5示出根据本发明的药液供应方法的一实施例的流程图。

可以将保管在药液保管部110中的药液通过药液供应线130供应(S110)，同时通过药液检查构件150适用分光检查法而对在药液供应线130中流动的药液执行检查(S130)。

药液检查构件150基于检查结果来判断杂质的含有(S150)，当药液检查构件150的检查结果为没有杂质或含有基准值以下时，控制部190可以通过药液供应线130向基板处理装置70供应药液(S170)。

假如，药液检查构件150的检查结果为存在杂质或存在基准值以上，则控制部190可以将通过药液供应线130供应的药液向排放线170排出(S190)。

通过排放线170进行的药液排出可以执行相当于设定的时间或者设定的流量，控制部190可以确定重新执行上述的过程而通过药液供应线130向基板处理装置70供应药液，还是通过排放线170排出药液。

将根据本发明的药液供应方法适用于IPA的供应来更加具体地进行说明。

图6示出通过根据本发明的药液供应方法检测IPA衍生物并将其排出的过程的一实施例的流程图。

在本实施例的说明中，一起参照通过前面说明的药液供应单元供应IPA的所述图3的实施例。

控制部190将保管在药液保管部110中的IPA向药液供应线130供应。此时，控制部190开放药液供应线130的第一阀161而关闭排放线170的第二阀165，以使得流向药液供应线130的IPA不向排放线170排出(S211)。

通过药液供应线130供应IPA(S215)，同时用药液检查构件150的测量探针151向在药液供应线130中流动的药液发出红外线光或者近红外线光并检测透射光(S221)。

药液检查构件150的傅里叶变换器153通过傅里叶变换将检测到的光变换为频域而获取药液对红外线或者近红外线的能量吸收分布图的光谱(S223)。

而且，药液检查构件150的分析仪155掌握在获取到的光谱中存在波峰(peal)的波数(wavenumber)而分析光谱(S225)。分析仪155可以通过分析结果来判断是否含有IPA衍生物(S227)。

主要的IPA衍生物具有C和O的双键，C和O的双键可以在光谱中，在波数(wavenumber)为1700至1730cm

作为一例，图7示出不含有IPA衍生物的IPA的光谱。

IPA是分子结构在OH基和C之间具有单键210，由此在光谱220中，在波数(wavenumber)为1700至1730cm

图8示出含有丙酮(Acetone)时的光谱。

丙酮(Acetone)的分子结构在O和C之间具有双键230，由此在光谱240中，在波数(wavenumber)为1730至1700cm

图9示出含有乙酸(Acetic Acid)时的光谱。

乙酸(Acetic Acid)的分子结构在OH基和C之间具有单键但与其连接的O和C具有双键250，由此在光谱260中，在波数(wavenumber)为1710cm

图10示出含有醋酸异丙酯(Isopropyl Acetate)时的光谱。

醋酸异丙酯(Isopropyl Acetate)的分子结构也在O和C之间具有双键270，由此在光谱260中，在波数(wavenumber)为1720cm

如此，主要的IPA衍生物可以分析光谱来掌握。

假如，药液检查构件150的分析结果为检测不到IPA衍生物或以设定值以下微小，则控制部190保持药液供应线130的第一阀161的开放和排放线170的第二阀165的关闭而通过药液供应线130向基板处理装置70继续供应IPA。

与此相反，当药液检查构件150的分析结果为检测到IPA衍生物时，控制部190关闭药液供应线130的第一阀161且开放排放线170的第二阀165(S231)，中断通过药液供应线130向基板处理装置70供应IPA，同时用排放线170将在药液供应线130中流动的IPA排出(S233)。

控制部190将通过排放线170进行的IPA的排出执行至设定的时间或者设定的流量，判断是否达到设定时间或者设定流量(S235)。

当IPA的排出达到设定时间或者设定流量时，可以重新通过药液检查构件150对在药液供应线130中流动的IPA检查是否含有IPA衍生物，根据检查结果重复执行上述的过程。

通过在上面观察的本发明，通过分光检查法实时检查当供应药液时随着化学反应生成的杂质，基于此通过即刻措施将含有杂质的药液排出到外部，从而能够去除杂质对工艺带来的影响。

尤其，感测当供应IPA药液时产生的IPA衍生物的产生，能够防止丙酮(Acetone)、乙酸(Acetic Acid)、醋酸异丙酯(Isopropyl Acetate)等杂质引起的大量缺陷(defect)的产生。

进而，能够解决为了处理基板而供应的药液由于各种因素而发生化学反应并变成不必要的杂质从而工艺产出率下降并引起残次品的问题，并消除由于药液的化学反应带来的杂质而会发生工艺事故的危险性。

以上的说明只不过是例示性说明了本发明的技术构思，本发明所属技术领域中具有通常知识的人员能够在不脱离本发明的本质性特征的范围内进行各种修改以及变形。因此，本发明中记载的实施例是用于说明本发明的技术构思而不用来限定，本发明的技术构思不受这样的实施例的限定。本发明的保护范围应根据所附权利要求书来解释，应解释为与其等同范围内的所有技术构思包含在本发明的权利范围内。