專利名稱：使用超臨界流體的基材干燥機、包括它的設備以及處理基材的方法
技術領域：
本發明涉及處理基材的設備和方法。更具體地說，本發明涉及使用 超臨界流體干燥基材的設備和方法。
背景技術：
按照常規做法，通過供應異丙醇(IPA)與氮氣(N2)的混合氣體干燥由 化學品和去離子水(DI水)進行濕式處理的基材。然而，在基材干燥處理 過程中，難于排出被供應到在基材上形成的精細圖案中的DI水。此外， 難于處理適于精細圖案用的各種材料的干燥條件。因此，采用了使用超 臨界流體的干式處理方法以有效地使濕式處理的精細圖案干燥。日本專利公開No. 08-250464中公開了使用超臨界流體的干式處理 方法的例子。根據上述專利，干式處理方法包括將基材放置到作為超臨 界處理設備的高壓容器中，進行一系列濕式處理，然后將液態二氧化碳 注入到高壓容器中，以代替在基材表面上的醇并升高溫度。因此，二氧 化碳的狀態轉化為超臨界狀態以進行超臨界干式處理，然后進行減壓。可惜的是，前述方法遇到了有關穩定性的問題，比如因為處理用的 化學品應當注入到高壓容器中而由處理用的化學品產生的腐蝕問題。此 外，因為處理設備應當在高壓下耐用，所以基本上不能使用較大直徑的 管道。因此，供應并排出處理用的化學品所需的時間十分長，從而降低 了生產率。此外，在高壓容器中進行濕式處理(不需要高壓)不經濟并且不 切實際。發明內容本發明的示例性實施例涉及一種基材干燥機。在示例性實施例中， 這種基材干燥機可以包括腔室；操作室，所述操作室構成所述腔室的一部分并用于向基材供應超臨界流體以使所述基材干燥；以及高壓室，所述高壓室構成所述腔室的另一部分并用于使所述操作室升壓到所述超 臨界流體的臨界壓力之上。本發明的示例性實施例涉及一種基材處理設備。在示例性實施例中，這種基材處理設備可以包括裝載和卸載基材的裝載單元；用于清潔所 述基材的基材清潔單元；基材干燥單元，所述基材干燥單元包括操作室 和高壓室，所述操作室用于向所述基材供應超臨界流體以使所述基材干 燥，所述高壓室用于使所述基材干燥室快速升壓到所述超臨界流體的臨 界壓力之上；以及基材自動運輸裝置，所述基材自動運輸裝置用于在所 述裝載單元與所述基材清潔單元之間以及所述裝載單元與所述基材干燥 單元之間運輸所述基材。本發明的示例性實施例涉及一種基材處理方法。在示例性實施例中， 這種基材處理方法可以包括準備劃分為基材干燥室和高壓室的腔室； 將基材提供到所述基材干燥室中；使所述基材干燥室升壓到超臨界流體 的臨界壓力之上；將所述超臨界流體供應到所述基材干燥室中以使所述 基材干燥；使所述基材干燥室減壓而從所述超臨界流體的臨界壓力之上 的狀態變為大氣壓狀態；以及從所述基材干燥室中取出所述基材。
圖1是本發明基材處理設備中的基材干燥機的剖視圖。圖2是本發明基材處理設備中的純流體的壓力-溫度(PT)相圖。圖3-圖6是剖視圖，用于解釋使用本發明基材處理設備中的基材干 燥機的基材處理方法。圖7是本發明基材處理設備的俯視圖。
具體實施方式
下面參考顯示本發明優選實施例的附圖，將更完整地描述本發明。 然而，可以以許多不同的形式體現本發明，并且不應當認為本發明限制 于在此描述的實施例。相反，提供這些實施例將使本發明內容清楚、完 整，并向本領域技術人員充分表達本發明的范圍。相同的附圖標記始終 表示相同的元件。圖1是基材處理設備中的基材干燥機100的剖視圖。基材干燥機100 包括腔室102，腔室102內部橫向延伸的壁134將其分為操作室104和高 壓室108。升降裝置114設置在腔室102的頂側102C并且通過連桿112與閘門 IIO的上表面110A連接。通過接收由升降裝置114產生的動力使閘門110 上升和下降。通過相互面對的軌道116A和116B引導閘門110的上升和 下降。閘門110的最低位置由位于左側側壁102A的限位塊133A和位于 右側側壁102B的限位塊133B確定。閘門110到達最低位置，從而將操 作室104分為基材運輸室105和基材干燥室106。安全銷132A和132B分別設置在腔室102的左側側壁102A和右側 側壁102B上。當閘門110到達最低位置時，安全銷132A和132B移動 到腔室102的內部，從而鎖定閘門110。基材支架118與閘門110的下表 面IIOB連接，用于支撐作為干燥目標物體的至少一個基材120。供應噴嘴122用于向基材干燥室106供應干燥流體，排放口 124用 于排放所供應的干燥流體。干燥流體經閥門122A打開的供應噴嘴122 供應給基材干燥室106，用于干燥處理。所供應的干燥流體經閥門124A 打開的排放口 124從基材干燥室106排放。干燥流體為超臨界流體。圖2是本發明基材處理設備中的純流體的壓力-溫度(PT)相圖。參見圖2，當純流體的溫度上升到三相點2時，測量固體的蒸汽壓。 如果在三相點2的上方測量純流體的蒸汽壓，那么就可以繪制出包括升 華曲線(l-2曲線)和蒸發曲線(2-C曲線)的壓力-溫度(PT)曲線。在曲線圖 中，熔融曲線(2-3曲線)表示固-液平衡。超臨界流體是指處于臨界溫度(Tc) 和臨界壓力(Pc)或其之上并且不再顯示氣體或液體性質的流體。因此，即
使施加高于其臨界壓力的壓力，也不能使超臨界流體液化，即表現出不 可凝縮性。也就是說，超臨界流體既具有氣態性質(例如，擴散性和粘性)， 也具有液態性質(例如，溶解性)。在本實施例中，采用超臨界二氧化碳(C02) 作為干燥流體。應當注意，超臨界二氧化碳具有以下物理性質臨界溫度31。C，臨界壓力72.8 atm，臨界區(35。C， 75 atm)的粘度0.03 cP，表 面張力0 dynes/cm，以及密度300 kg/m3。參見圖1，提供高壓室108，以便使基材干燥室106快速變化到與二 氧化碳的臨界狀態相應的狀態。高壓室108的壓力設置成能夠使高壓室 108保持在高壓狀態，至少在二氧化碳的臨界壓力之上。當打開快速升壓 閥門126時，基材干燥室106的壓力升到二氧化碳的臨界壓力之上。當 基材干燥室106的壓力升高時，超臨界流體被供應到基材干燥室106中， 以對基材102進行干燥處理。如果在基材干燥室106中結束干燥處理，那么就需要使基材干燥室 106從高壓狀態變為大氣壓狀態以卸載基材120。在這一方面，提供大氣 壓維持閥門130以將基材干燥室106設置為大氣壓。大氣壓維持閥門130 位于側壁上，例如位于腔室102的右側側壁102b上。當在基材干燥室106 中結束干燥處理時，打開大氣壓維持閥門130以使基材干燥室106從高 壓狀態變為大氣壓狀態。圖3-圖6是剖視圖，用于解釋使用本發明基材處理設備中的基材干 燥機的基材處理方法。參見圖3，將干燥目標物體(即基材120)裝載到基材干燥機100上。 在裝載步驟中，當閘門IIO上升時，基材支架U8支撐至少一個基材120。 當打開快速升壓閥門126時，操作室104保持在高壓狀態下，使得基材 干燥室106設置為至少在二氧化碳的臨界壓力(72.8 atm)之上，這些將在 后面描述。參見圖4，當基材支架118支撐基材120時，閘門110下降以密封 基材干燥室106。當閘門110下降時，安全銷132A和132B朝著基材干 燥室106向內滑動，從而壓緊閘門110的兩個邊緣。于是，鎖定閘門110。 如前面所述，當鎖定閘門110時，打開快速升壓閥門126，從而可以使基
材干燥室106快速升壓到二氧化碳的臨界壓力之上。如圖2所示，當基材干燥室106升壓到二氧化碳的臨界壓力(Pc)之上時，使其沿著蒸發曲線 (2-C曲線)加熱到二氧化碳的臨界溫度(Tc)之上。基材干燥室106保持在 超臨界狀態，例如，35。C和75atm。參見圖5，如果基材干燥室106保持在二氧化碳的臨界壓力(Pc)之上 的超臨界狀態，那么關閉快速升壓閥門126并且打開閥門122A，從而通 過供應噴嘴122將超臨界二氧化碳供應到基材干燥室106中。于是，在 高壓狀態下，在基材干燥室106內部對基材120進行干燥處理。在將基 材干燥室106保持在超臨界狀態下持續預定時間以對基材120進行干燥 處理之后，通過排放口 124排放超臨界二氧化碳。可選擇的是，在基材 干燥室106保持在超臨界狀態并且供應和排放超臨界二氧化碳的同時， 可以對基材120進行干燥處理。參見圖6，打開大氣壓維持閥門130，從而使基材干燥室106減壓到 大氣壓狀態。如果基材干燥室106從臨界壓力減壓到大氣壓狀態，那么 打開安全銷132A和132B以使閘門110上升。從基材支架118上卸載基 材120。將卸載的基材120從基材運輸室105運送到外部。上述基材干燥機100可以是圖7所示的單晶片處理設備1000的一部分。參見圖7，將基材(如圖3-圖6所示的120)裝載到設備1000的基材 裝載/卸載單元500上。在借助基材自動運輸裝置600臨時停在緩沖單元 700之后，將裝載的基材120運送到處理單元100、 200、 300和400，并 在其中進行處理。處理單元200-400中的至少一個處理單元(200)包括清 潔基材120的清潔單元。借助于基材自動運輸裝置600，將清潔的基材 120運送到緩沖單元700。然后，將基材120運送到基材裝載/卸載單元 500并被卸載。應當理解，前述基材干燥機IOO不僅可以應用于單晶片處 理設備IOOO，而且還可以應用于成批晶片處理設備。根據本發明，使用具有液體的清潔力和氣體的粘性的超臨界流體， 可以有效地使基材干燥而沒有水印。因此，可以穩定地進行基材處理以 提高生產率和生產量。此外，基材干燥機不僅適合應用于單晶片處理設
備，而且還適合應用于成批晶片處理設備。盡管已經結合附圖中所示的本發明實施例描述了本發明，但是本發 明不限于此。顯然，在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，本領域技 術人員可以做出各種替換、修改和變化。
權利要求
1. 一種基材干燥機，包括 腔室；操作室，所述操作室構成所述腔室的一部分并用于向基材供應超臨 界流體以使所述基材干燥；以及高壓室，所述高壓室構成所述腔室的另一部分并用于使所述操作室 升壓到所述超臨界流體的臨界壓力之上。
2. 如權利要求1所述的基材干燥機，其中所述操作室包括 基材運輸室，所述基材運輸室用于裝載和運送所述基材；以及 基材干燥室，所述基材干燥室與所述基材運輸室隔離設置，所述超臨界流體供應到所述基材干燥室中。
3. 如權利要求2所述的基材干燥機，其中所述操作室包括 可升降的閘門，所述閘門用于在空間上劃分所述基材運輸室與所述基材干燥室，以使所述基材干燥室與所述基材運輸室隔離。
4. 如權利要求3所述的基材干燥機，其中所述閘門與用于裝載所述基材的基材支架連接。
5. 如權利要求3所述的基材干燥機，其中所述閘門與借助于連桿使 所述閘門升降的升降單元連接。
6. 如權利要求3所述的基材干燥機，其中所述升降單元包括 與所述閘門連接的升降裝置；用于設置所述閘門最低位置的限位塊； 用于鎖定所述閘門的安全銷；以及 用于引導所述閘門升降的軌道。
7. 如權利要求2所述的基材干燥機，還包括 第一閥門，所述第一閥門設置在所述基材干燥室與所述高壓室之間 并用于在空間上打開所述基材干燥室和所述高壓室，從而使所述基材干 燥室升壓到所述超臨界流體的臨界壓力之上而變為超臨界狀態。
8. 如權利要求7所述的基材干燥機，還包括第二閥門，所述第二閥門設置在所述基材干燥室上并用于使所述基 材干燥室減壓而從超臨界狀態變為大氣壓狀態。
9. 一種基材處理設備，包括 裝載和卸載基材的裝載單元； 用于清潔所述基材的基材清潔單元；基材干燥單元，所述基材干燥單元包括操作室和高壓室，所述操作 室用于向所述基材供應超臨界流體以使所述基材干燥，所述高壓室用于使所述基材干燥室快速升壓到所述超臨界流體的臨界壓力之上；以及基材自動運輸裝置，所述基材自動運輸裝置用于在所述裝載單元、 所述基材清潔單元與所述基材干燥單元之間運輸所述基材。
10. 如權利要求9所述的基材處理設備，其中所述基材干燥單元包括腔室，所述腔室包括所述操作室和所述高壓室；閘門，所述閘門劃分基材運輸室和基材干燥室，在所述基材運輸室 中裝載和運輸所述基材，所述超臨界流體供應到所述基材干燥室中以使 所述基材干燥；快速升壓閥門，所述快速升壓閥門設置在所述基材干燥室與所述高 壓室之間并用于在空間上打開所述基材干燥室與所述高壓室，從而使所 述基材干燥室快速升壓到所述超臨界流體的臨界壓力之上；以及大氣壓維持閥門，所述大氣壓維持閥門用于使升壓到所述超臨界流 體的臨界壓力之上的基材干燥室減壓而維持在大氣壓。
11. 如權利要求IO所述的基材處理設備，其中所述基材干燥單元還 包括 升降單元，所述升降單元用于在所述操作室內部升降閘門；以及 基材支架，所述基材支架用于裝載所述基材并與所述閘門連接，從 而在所述基材運輸室與所述基材干燥室之間升降。
12. —種基材處理方法，包括 提供劃分為基材干燥室和高壓室的腔室； 將基材裝載到所述基材干燥室中；使所述基材干燥室升壓到超臨界流體的臨界壓力之上； 將所述超臨界流體供應到所述基材干燥室中以使所述基材干燥； 使所述基材干燥室減壓而從所述超臨界流體的臨界壓力之上的狀態 變為大氣壓狀態；以及從所述基材干燥室中卸載所述基材。
13. 如權利要求12所述的基材處理方法，其中使所述基材干燥室升 壓包括在空間上打開所述高壓室和所述基材干燥室以使所述基材干燥室升壓。
14. 如權利要求13所述的基材處理方法，其中在空間上打開所述高 壓室和所述基材干燥室包括打開第一閥門，所述第一闊門設置在用于將所述高壓室與所述基材 干燥室隔離的壁上。
15. 如權利要求12所述的基材處理方法，其中使所述基材干燥室減壓包括打開第二閥門以使所述基材干燥室減壓，所述第二閥門設置在所述 基材干燥室上。
16. 如權利要求12所述的基材處理方法，還包括在使所述基材干燥室減壓之前，使所述腔室內的可升降閘門下降以密封所述基材干燥室。
17. 如權利要求16所述的基材處理方法，其中使可升降閘門下降以 密封所述基材干燥室包括在所述閘門下降的同時借助于安全銷鎖定所述閘門。
18. 如權利要求17所述的基材處理方法，其中從所述基材干燥室中 取出所述基材包括松開所述安全銷以解除對所述閘門的鎖定；以及使解除鎖定的閘門上升。
全文摘要
本發明涉及基材干燥機、包括這種基材干燥機的基材處理設備以及基材處理方法。這種基材干燥機包括腔室；操作室，該操作室構成該腔室的一部分并用于向基材供應超臨界流體以使該基材干燥；以及高壓室，該高壓室構成該腔室的另一部分并用于使該操作室升壓到臨界壓力之上。根據本發明，通過該高壓室使該基材干燥室快速升壓而變為超臨界狀態，于是使用超臨界流體進行基材干燥處理。
文檔編號F26B5/00GK101144678SQ20071010845
公開日2008年3月19日 申請日期2007年6月14日 優先權日2006年9月12日
發明者具教旭, 趙重根 申請人:細美事有限公司