CN110364416B - 基板清洗方法及清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基板清洗方法，包括：向基板提供在溶剂中包含热敏性高分子树脂的液状清洗液的步骤；通过第一热处理将液状清洗液进行相转变而凝胶化，以捕获颗粒的步骤；通过第二热处理将被捕获的颗粒的凝胶状的清洗液进行相转变而液化的步骤；及，提供冲洗液去除相转变为液状的清洗液的步骤。

Description

基板清洗方法及清洗装置
技术领域
本发明涉及一种基板清洗方法及清洗装置，尤其是涉及一种利用热敏性高分子去除附着于基板的颗粒的方法及装置。
背景技术
通常，半导体、显示器等电子元件是通过执行薄膜形成、光刻胶图案的形成、蚀刻及清洗等单元工序而制造。在进行制造半导体元件所需的单元工序的情况，晶片(wafer)等基板表面或图案上会吸附有颗粒。
由此，提出了用于去除附着于基板的颗粒的各种清洗方法。
例如，图1及图2中图示了韩国公开专利第10-2015-0055591号的基板清洗方法。
如上所述的以往技术是向基板1提供包含挥发成分的成膜处理液，以高温加热而挥发包含在成膜液的挥发成分。在该过程中，成膜液被固化或硬化，从而捕获附着于基板表面的颗粒。
之后，提供剥离处理液而将被固化或硬化的成膜液从基板表面剥离后，提供溶解液而溶解成膜液后，再通过冲洗处理来去除成膜液。在该过程中，被成膜液捕获的颗粒也一同被去除。
但是，如上所述的以往技术的问题在于，为了成膜液的固化或硬化所需的挥发，需要100℃以上的高温条件。
并且，为了去除成膜层需要提供剥离处理液及溶解处理液的工序。因此，存在工序复杂、需要高价材料的问题。并且，存在的缺点是，在清洗工序后从清洗腔室排出的排出液是成膜处理液、剥离处理液及溶解处理液混合的状态，通常，溶解处理液会断开成膜处理液内的聚合物网络，因此难以再利用成膜液。
并且，还存在作为溶解处理液而使用碱性液体的情况，形成于基板1的金属图案2等底层受损的问题。
除此之外，韩国授权专利第1376911号中公开了以有固体成分分散的粘性液作为清洗液来涂布，通过固体成分与基板污染物质之间的相互作用来去除污染物质的技术。但是，该技术是包含于清洗液中的固体成分与基板上的污染物质物理地相互作用而去除污染物质。因此，难以适用于形成有图案的晶片，不但不易将粘性液提供给基板，在清洗完毕后也较难将粘性液从基板彻底去除，会留下残留物。
【以往技术文献】
【专利文献】
(专利文献1)韩国公开专利10-2015-0055591号
(专利文献2)韩国授权专利第1376911号
发明内容
本发明提供一种可以简化基板的清洗工序的基板清洗方法及清洗装置。
并且，本发明提供一种可以适用于应用图案的基板上以防止图案受损的基板清洗方法及清洗装置。
本发明目的并不限于如上内容，本发明未提及的其他目的及优点可以根据以下说明来理解。
根据本发明的实施例，本发明提供一种基板清洗方法，其中，包括：
向基板提供在溶剂中包含热敏性高分子树脂的液状清洗液的步骤；通过第一热处理将所述液状清洗液进行相转变而凝胶化，以捕获颗粒的步骤；通过第二热处理将捕获所述颗粒的凝胶状的清洗液进行相转变而液化的步骤；及，提供冲洗液去除相转变为液状的清洗液的步骤。
在本发明实施例中，所述热敏性高分子树脂在加热至相转变温度以上时被凝胶化，冷却至相转变温度以下时被液化。
例如，所述热敏性高分子树脂包含聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(N，N-二乙基丙烯酰胺)、聚(N-乙基甲基丙烯酰胺)、聚(甲基乙烯基醚)、聚(2-乙氧基乙基乙烯基醚)、聚(N-乙烯基己内酰胺)、聚(N-乙烯基异丁酰胺)、聚(N-N-乙烯基-n-丁酰胺)、聚(甲基丙烯酸二甲胺乙酯)、聚(N-(L)-(1-羟甲基)丙基甲基丙烯酰胺)、聚(乙二醇)/聚(丙交酯-共-乙交酯)(lactide-co-glycolide)、聚氧乙烯-聚氧丙稀、聚氧乙烯-聚氧丙稀-聚氧乙烯、聚(乙二醇)-聚(乳酸)-聚(乙二醇)中的至少一个。
在本发明实施例中，所述热敏性高分子树脂在加热至相转变温度以上时被液化，冷却至相转变温度以下时被凝胶化。
例如，所述热敏性高分子树脂包含明胶、聚(N-丙烯酰基甘氨酰胺)、聚(丙烯酰胺-共-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酰胺)、聚(丙烯酸)、聚(丙烯胺-共-烯丙基脲)、聚(环氧乙烷)、聚(乙烯基甲醚)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、N-乙烯基咪唑、1-乙烯基-2-(羟甲基)咪唑中的至少一个。
在本发明实施例中，所述热敏性高分子树脂的相转变温度在20℃～60℃的范围。
在本发明实施例中，所述清洗液的溶剂为极性质子溶剂。
例如，所述清洗液的溶剂包括水、甲醇、乙醇、IPA、乙酸中的至少一个。
在本发明实施例中，所述冲洗液的成分与所述清洗液的溶剂的成分相同。
在本发明实施例中，还包括将清洗液与冲洗液被混合的排出液进行过滤后作为清洗液再利用的步骤。
在本发明实施例中，还包括调节被过滤的溶液的浓度的步骤。
在本发明实施例中，调节被过滤的溶液的浓度的步骤是从所述被过滤的溶液中蒸发溶剂或向被过滤的溶液中添加热敏性高分子树脂。
根据本发明的实施例，本发明提供一种基板处理装置，用于去除附着于基板的颗粒，其中，包括：清洗液提供装置，向基板提供在溶剂中包含热敏性高分子树脂的液状清洗液；第一热处理装置，通过第一热处理将提供至所述基板的清洗液进行相转变而凝胶化；第二热处理装置，通过第二热处理将被凝胶化的清洗液再次相转变为液状；冲洗液提供装置，向所述基板提供冲洗液以去除相转变为所述液状清洗液。
在这种情况下，所述热敏性高分子树脂为加热至相转变温度以上时被凝胶化，冷却至相转变温度以下时被液化的物质，所述第一热处理装置为加热装置，所述第二热处理装置为冷却装置。
或者，所述热敏性高分子树脂为加热至相转变温度以上时被液化，冷却至相转变温度以下时被凝胶化的物质，所述第一热处理装置为冷却装置，所述第二热处理装置为加热装置。
再者，本发明实施例中的基板处理装置，其中，还包括：过滤装置，其过滤清洗后被排出的排出液而去除颗粒；浓度调节装置，调节被过滤的溶液的浓度，以作为清洗液再利用。
发明效果
根据本发明的实施例，将液状清洗液提供至基板，通过热处理将清洗液相转变为凝胶状，以捕获附着于基板的颗粒后，用冲洗液去除，从而可以提高清洗效率。尤其是可以简化清洗工序，以液状提供清洗液，使得清洗液的提供更加容易。
并且，本发明的实施例为非物理清洗，因此，完全可以适用于形成有图案的基板上，可以防止图案受损。
并且，根据本发明的实施例，为了捕获颗粒，将凝胶化的清洗液再液化后冲洗，因此，可以最小化颗粒残留在基板的情况。
并且，根据本发明的实施例，将用于清洗液的溶剂作为冲洗液使用的情况下，清洗后排出的溶液为浓度低的清洗液。因此，通过过滤仅去除颗粒后通过浓度调节工序(添加聚合物、蒸发溶液等)再利用为清洗液，从而可以减少工序费用。
本发明的效果并不限于上述效果，应理解为包括可从本发明的具体说明及权利要求书中所记载的发明构成可推论的所有效果。
附图说明
图1是图示出根据以往技术的基板清洗方法的概略图。
图2是图示出根据以往技术的基板清洗方法的流程图。
图3是图示出根据本发明第一实施例的基板清洗方法的概略图。
图4是图示出根据本发明第一实施例的基板清洗方法的流程图。
图5是图示出根据本发明第二实施例的基板清洗方法的流程图。
附图标记：
10：基板
11：图案
P：颗粒
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施例进行详细说明。本发明可以以各种不同形态实现，并不限于在此说明的实施例。
并且，在说某个部分“包括”某个构成因素时，在无特别相反记载的情况下，并不是意味着将其他构成因素除外，而是意味着还可以包括其他构成因素。在这里所使用的专业用词只是用于说明特定实施例，并不是用于限定本发明的意图，在本说明书中无不同地定义的情况下，可以解释为本发明所属技术领域的普通技术人员都可以理解的概念。
图3及图4是图示了根据本发明第一实施例的基板清洗方法。
参照图3及图4，根据第一实施例的基板清洗方法包括：基板送入步骤S10、清洗液提供步骤S20、清洗液热处理步骤S30、冲洗步骤S40、干燥步骤S50、基板送出步骤S60。
在基板送入步骤S10中是将基板10送入至工序腔室内。例如，基板10通过基板移送装置移送至进行清洗工序的清洗腔室。
清洗腔室内具备供基板10安装而使基板以规定速度旋转的旋转卡盘(spinchuck)，基板10是以形成有图案11的面朝上方地方式设置于旋转卡盘。
在清洗液提供步骤S20中向移送至清洗腔室的基板提供清洗液。清洗液是从设置于清洗腔室上部的喷嘴提供至形成有图案的基板的一面。在这种情况下，基板可以通过旋转卡盘等的旋转而以规定速度旋转，提供至基板的清洗液根据伴随基板的旋转的离心力而扩散至基板的上面，从而也可以均匀涂布于图案之间的间隔中。
在第一实施例中，清洗液是利用在溶剂中包含热敏性高分子树脂的溶液。在这种情况下，清洗液的溶剂可以应用具有高介电常数(High Dielectric Constant)和高极性的极性质子溶剂(Polar Protic Solvent)。例如，作为溶剂可以包含水(Water)、甲醇(Methanol)、乙醇(Ethanol)、IPA(异丙醇：Isopropanol)、乙酸(Acetic acid)其中的至少一个。
另外，应用于第一实施例的热敏性高分子树脂可以应用具有20℃～60℃范围的较低的相转变温度(LCST；低临界溶解温度(Lower Critical Solution Temperature))的高分子树脂。由此，提供至基板的清洗液可以在较低的温度条件下通过加热或冷却等热处理相转变为凝胶(Gel)状态。
在这种情况下，热敏性高分子树脂可以是在加热至相转变温度以上时会被凝胶化，冷却至相转变温度以下时被液化的高分子树脂。
例如，热敏性高分子树脂可以包括聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(N，N-二乙基丙烯酰胺)、聚(N-乙基甲基丙烯酰胺)、聚(甲基乙烯基醚)、聚(2-乙氧基乙基乙烯基醚)、聚(N-乙烯基己内酰胺)、聚(N-乙烯基异丁酰胺)、聚(N-N-乙烯基-n-丁酰胺)、聚(甲基丙烯酸二甲胺乙酯)、聚(N-(L)-(1-羟甲基)丙基甲基丙烯酰胺)、聚(乙二醇)/聚(丙交酯-共-乙交酯)(lactide-co-glycolide)、聚氧乙烯-聚氧丙稀、聚氧乙烯-聚氧丙稀-聚氧乙烯、聚(乙二醇)-聚(乳酸)-聚(乙二醇)中的至少一个。
并且，热敏性高分子树脂可以是在加热至相转变温度以上时被液化，冷却至相转变温度以下时被凝胶化的高分子树脂。
例如，热敏性高分子树脂可以包含明胶、聚(N-丙烯酰基甘氨酰胺)、聚(丙烯酰胺-共-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酰胺)、聚(丙烯酸)、聚(丙烯胺-共-烯丙基脲)、聚(环氧乙烷)、聚(乙烯基甲醚)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、N-乙烯基咪唑、1-乙烯基-2-(羟甲基)咪唑中的至少一个。
清洗液热处理步骤S30可以分为对清洗液进行凝胶化的第一热处理步骤S31及对凝胶状态的清洗液进行液化的第二热处理步骤S32。
在清洗液热处理步骤S30中的第一热处理步骤S31中，将提供至基板的清洗液通过热处理进行相转变，从而将清洗液形成为凝胶(Gel)状。
清洗液相转变至凝胶状，则其体积会变化，由此，被相转变的清洗物质可以捕获附着于基板表面的颗粒P。
例如，对第一实施例中的清洗液应用在加热至相转变温度以上而从液状相转变为凝胶状态的热敏性高分子的情况下，在基板涂布包含热敏性高分子的液状清洗液，并加热至热敏性高分子溶液的相转变温度以上，则热敏性高分子溶液从液状成为凝胶状。
当热敏性高分子溶液被凝胶化，则凝胶状的清洗液可以捕获附着于基板的颗粒。从而，颗粒可以从基板的表面或从图案分离。
在清洗液热处理步骤S30中的第二热处理步骤S32中，通过热处理将相转变为凝胶状的清洗液重新相转变为液状。
通过第二热处理步骤S32将凝胶状的清洗液相转变为液状，则在之后的冲洗步骤中更加容易从基板的表面去除清洗液。
冲洗步骤S40是向基板提供冲洗液而从基板表面去除清洗液及颗粒的步骤，清洗液与冲洗液被混合的排出液通过排水通道向清洗腔室外部排出。
冲洗步骤S40之后，进行基板的干燥步骤S50来对基板进行干燥，并将基板向清洗腔室外部送出。在基板的干燥步骤S50中，可以通过增加基板的旋转速度来干燥残留在基板的冲洗液。
如上所述，本发明是将在较低温度下从液状相转变为凝胶状的溶液作为清洗液使用，因此，不经过用于固化或硬化的高温加热工序也可以有效去除颗粒。
并且，清洗液是以液体状态提供至基板，因此，清洗液的提供较容易，将凝胶化的清洗液再次相转变为液状之后利用冲洗液来去除清洗液，由此，无需高价的剥离处理液或溶解处理液，不存在基板表面残留聚合物的问题。
并且，在清洗液被凝胶化的过程中颗粒被捕获，因此，具有可以将在清洗过程中形成于基板上的图案受损的问题最小化的效果。
图5是图示出根据本发明第二实施例的基板清洗方法的图。
参照图5，根据第二实施例的基板清洗方法包括：基板送入步骤S10、清洗液提供步骤S20、清洗液热处理步骤S30、冲洗步骤S40、干燥步骤S50、基板送出步骤S60、溶液再利用步骤S70。
即，根据第二实施例的基板清洗方法与根据第一实施例的基板清洗方法类似，但根据第二实施例的基板清洗方法还包括溶液再利用步骤。由此，以下对与根据第一实施例的基板清洗方法类似的结构省略其详细说明。
溶液再利用步骤S70是为了再利用被过滤S71了异物的清洗液的步骤。
即，在凝胶状态下捕获附着于基板的颗粒的清洗液再相转变为液状后，与冲洗液一同作为排出液通过排水通道排出。在这种情况下，如果冲洗液使用与清洗液的溶剂相同的溶液时，排除热敏性高分子树脂，则冲洗液与清洗液具有相同的成分。也就是说，将通过排水通道排出的排出液过滤而去除颗粒，则与初始时提供的清洗液的稀释成分相同。因此，经过调节清洗工序所需的清洗液浓度的步骤S72之后，通过排水通道及过滤器的溶液可以作为清洗液再利用。
在这种情况下，作为调节清洗液浓度的方法可以是从被过滤的溶液中蒸发溶剂而调节清洗液的浓度，或在被过滤的溶液中添加热敏性高分子树脂而调节清洗液的浓度。
如上所述，本发明实施例中，如果使用与用于清洗液的溶剂相同成分的冲洗液，则在清洗基板之后从排水通道排出的溶液是浓度较低的清洗液，因此，通过过滤器仅去除颗粒后通过浓度调节工序(添加聚合物、蒸发溶液等)来作为清洗液再利用，从而减少工序费用。
执行根据本发明实施例的基板的清洗方法的基板处理装置，包括：清洗液提供装置，其向基板提供在溶剂中包含热敏性高分子树脂的液状清洗液；第一热处理装置，通过第一热处理将提供至所述基板的清洗液进行相转变而凝胶化；第二热处理装置，通过第二热处理将凝胶化的所述清洗液再次相转变为液状；及，冲洗液提供装置，向所述基板提供冲洗液而去除相转变为所述液状清洗液。
在这种情况下，如果热敏性高分子树脂为被加热至相转变温度以上时下被凝胶化、被冷却至相转变温度以下时下被液化的物质时，所述第一热处理装置可以为加热装置，所述第二热处理装置可以为冷却装置。相反，如果上述热敏性高分子树脂为被加热至相转变温度以上时下被液化、被冷却至相转变温度以下时被凝胶化的物质时，所述第一热处理装置为冷却装置，所述第二热处理装置为加热装置。
加热装置与冷却装置可以是设置在承载基板的承载台上的加热器、冷媒流路等，或者也可以是向基板的上面提供温度被调整的气体的装置，但并不限于此，可以是各种形式的装置。根据情况，加热装置与冷却装置可以是由加热及冷却功能均能执行的一个装置构成。
并且，根据本发明的基板处理装置还可以包括：过滤装置，其过滤清洗后被排出的排出液而将颗粒去除；浓度调节装置，对上述被过滤的溶液进行浓度调节而作为清洗液再利用。
本领域普通技术人员可以理解的是，在不变更本发明的技术思想或必要技术特征的情况下也可以以其他具体实施形态实施，因此，以上记述的实施例都是对所有方面的例示，并非起到限定作用。
本发明的保护范围比起详细的说明，是由本发明的权利要求书所体现，权利要求书的意义、范围及其等价概念所导出的所有变更及变形的形态都应解释为包括在本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种基板清洗方法，其中，包括：
向基板提供在溶剂中包含热敏性高分子树脂的液状清洗液的步骤；
通过第一热处理将所述液状清洗液进行相转变而凝胶化，以捕获颗粒的步骤；
通过第二热处理将捕获所述颗粒的凝胶状的清洗液进行相转变而液化的步骤；及
提供冲洗液去除相转变为液状的清洗液的步骤。
2.根据权利要求1所述的基板清洗方法，其中，
所述热敏性高分子树脂在加热至相转变温度以上时被凝胶化，冷却至相转变温度以下时被液化。
3.根据权利要求2所述的基板清洗方法，其中，
所述热敏性高分子树脂包含聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(N，N-二乙基丙烯酰胺)、聚(N-乙基甲基丙烯酰胺)、聚(甲基乙烯基醚)、聚(2-乙氧基乙基乙烯基醚)、聚(N-乙烯基己内酰胺)、聚(N-乙烯基异丁酰胺)、聚(N-N-乙烯基-n-丁酰胺)、聚(甲基丙烯酸二甲胺乙酯)、聚(N-(L)-(1-羟甲基)丙基甲基丙烯酰胺)、聚(乙二醇)/聚(丙交酯-共-乙交酯)、聚氧乙烯-聚氧丙稀、聚氧乙烯-聚氧丙稀-聚氧乙烯、聚(乙二醇)-聚(乳酸)-聚(乙二醇)中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的基板清洗方法，其中，
所述热敏性高分子树脂在加热至相转变温度以上时被液化，冷却至相转变温度以下时被凝胶化。
5.根据权利要求4所述的基板清洗方法，其中，
所述热敏性高分子树脂包含明胶、聚(N-丙烯酰基甘氨酰胺)、聚(丙烯酰胺-共-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酰胺)、聚(丙烯酸)、聚(丙烯胺-共-烯丙基脲)、聚(环氧乙烷)、聚(乙烯基甲醚)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、N-乙烯基咪唑、1-乙烯基-2-(羟甲基)咪唑中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的基板清洗方法，其中，
所述热敏性高分子树脂的相转变温度在20℃～60℃的范围。
7.根据权利要求1所述的基板清洗方法，其中，
所述清洗液的溶剂为极性质子溶剂。
8.根据权利要求7所述的基板清洗方法，其中，
所述清洗液的溶剂包括水、甲醇、乙醇、IPA、乙酸中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的基板清洗方法，其中，
所述冲洗液的成分与所述清洗液的溶剂的成分相同。
10.根据权利要求9所述的基板清洗方法，其中，
还包括将清洗液与冲洗液被混合的排出液进行过滤后作为清洗液再利用的步骤。
11.根据权利要求10所述的基板清洗方法，其中，
还包括调节被过滤的溶液的浓度的步骤。
12.根据权利要求11所述的基板清洗方法，其中，
调节被过滤的所述溶液的浓度的步骤是从所述被过滤的所述溶液中蒸发溶剂或向被过滤的所述溶液中添加热敏性高分子树脂。
13.一种基板清洗装置，用于去除附着于基板的颗粒，其中，包括：
清洗液提供装置，向基板提供在溶剂中包含热敏性高分子树脂的液状清洗液；
第一热处理装置，通过第一热处理将提供至所述基板的清洗液进行相转变而凝胶化；
第二热处理装置，通过第二热处理将被凝胶化的清洗液再次相转变为液状；
冲洗液提供装置，向所述基板提供冲洗液以去除相转变为液状的所述清洗液。
14.根据权利要求13所述的基板清洗装置，其中，
所述热敏性高分子树脂为加热至相转变温度以上时被凝胶化、冷却至相转变温度以下时被液化的物质，
所述第一热处理装置为加热装置，所述第二热处理装置为冷却装置。
15.根据权利要求13所述的基板清洗装置，其中，
所述热敏性高分子树脂为加热至相转变温度以上时被液化、冷却至相转变温度以下时被凝胶化的物质，
所述第一热处理装置为冷却装置，所述第二热处理装置为加热装置。
16.根据权利要求13所述的基板清洗装置，其中，还包括：
过滤装置，其过滤清洗后被排出的排出液而去除颗粒；
浓度调节装置，调节被过滤的溶液的浓度，以作为清洗液再利用。
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