CN104415930B - 应用清洗基板方法的流体喷头及流体喷头装置 - Google Patents

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Abstract

一种应用清洗基板方法的流体喷头及流体喷头装置，该清洗基板方法包含以下步骤：(A)使处理液溶解有二氧化碳，以形成二次处理液；(B)将气体与二次处理液通入一流体喷头，且气体挤压二次处理液向下流动；(C)二次处理液自该流体喷头喷出至一基板上；及(D)二氧化碳从二次处理液中释出，以增加处理液接触基板表面的冲击力。应用所述清洗基板方法的流体喷头包括一喷头本体，一容室，一进气管，一进液管，及多个喷射流道。应用所述清洗基板方法的流体喷头装置，包含二左右设置的流体喷头。借此，使得基板的清洁效率大幅提升，进而提升产品合格率，且制程上更为环保。

Description

应用清洗基板方法的流体喷头及流体喷头装置
技术领域
本发明涉及一种清洗基板方法、流体喷头及流体喷头装置，特别是涉及一种能保持半导体晶圆或显示器用基板等基板清洁的清洗基板方法、流体喷头及流体喷头装置。
背景技术
半导体晶圆是经过多个制程步骤。由于每一道晶圆制程步骤都有潜在性的污染源，晶圆表面会有残留物如化学液体成分或是化学聚合物，会导致缺陷生成及元件特性失效。在清洗制程中，利用清洗液对晶圆进行处理，清除颗粒及污染物，而保持晶圆表面的清洁。
现有的清洗方式是借由化学药剂的浸泡或以喷嘴除去基板的残留物，清洗效果不佳，而影响后续制程的合格率；再者，清洗后的化学药剂的处理，相当繁复。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升清洁效果佳且二次处理液更为环保的清洗基板方法、流体喷头及流体喷头装置。
本发明清洗基板方法，包含以下步骤：
(A)使处理液溶解有二氧化碳，以形成二次处理液；
(B)将气体与二次处理液通入一流体喷头，且气体挤压二次处理液向下流动；
(C)二次处理液自该流体喷头喷出至一基板上；及
(D)二氧化碳从二次处理液中释出，以增加处理液接触基板表面的冲击力。
较佳地，该步骤(A)的处理液为去离子水。
应用所述清洗基板方法的流体喷头，该流体喷头包括：
一喷头本体，包括一第一内侧壁面、一沿一第一方向与该第一内侧壁面相间隔的第二内侧壁面、一连接该第一内侧壁面及该第二内侧壁面的内底壁面，及一相反于该内底壁面的外底壁面；
一容室，形成于该喷头本体且沿该第一方向延伸，该容室的两相反侧分别为该第一内侧壁面及该第二内侧壁面，该容室的底面为该内底壁面；
一进气管，设置于该喷头本体的上方并连通该容室；
一进液管，沿该第一方向延伸且一端连接该第二内侧壁面，并包括一邻近该第一内侧壁面的进液口，及至少一相反于该进气管一侧且连通该容室并沿该第一方向延伸的喷出口；及
多个喷射流道，彼此沿该第一方向相间隔并形成于该喷头本体，且连通该喷头本体的该内底壁面及该外底壁面。
较佳地，该进液管的喷出口数量为二个并彼此相间隔。
较佳地，该进气管设置于该喷头本体中央的上方，定义一通过该进气管的轴线，所述喷出口相对于该轴线倾斜一倾角。
较佳地，所述喷射流道呈狭长状。
应用所述清洗基板方法的流体喷头装置，该流体喷头装置包含：
二流体喷头，其左右设置，各该流体喷头包括
一喷头本体，包括一第一内侧壁面、一沿一第一方向与该第一内侧壁面相间隔的第二内侧壁面、一连接该第一内侧壁面及该第二内侧壁面的内底壁面，及一相反于该内底壁面的外底壁面；
一容室，形成于该喷头本体且沿该第一方向延伸，该容室的两相反侧分别为该第一内侧壁面及该第二内侧壁面，该容室的底面为该内底壁面；
一进气管，设置于该喷头本体的上方并连通该容室；
一进液管，沿该第一方向延伸且一端连接该第二内侧壁面，并包括一邻近该第一内侧壁面的进液口，及至少一相反于该进气管一侧且连通该容室并沿该第一方向延伸的喷出口；及
多个喷射流道，彼此沿该第一方向相间隔并形成于该喷头本体，且连通该喷头本体的该内底壁面及该外底壁面。
较佳地，各该进液管的喷出口数量为二个并彼此相间隔。
较佳地，各该进气管设置于对应的该喷头本体中央的上方，并定义一通过对应的该进气管的轴线，各该喷出口相对于对应的该轴线倾斜一倾角。
较佳地，所述喷射流道呈狭长状，各该喷头本体还包括一第一外侧面，所述喷头本体的各该第一外侧面位于该流体喷头装置的两相反侧，所述喷射流道自对应的该内底壁面朝对应的该第一外侧面倾斜延伸至对应的该外底壁面。
本发明的有益效果在于：通过流体喷头的设计，且清洗基板方法是供应二次处理液及气体至流体喷头，二次处理液流出喷射流道时，二氧化碳接触大气，二氧化碳会产生膨胀与爆裂，而能增加处理液清洗或去除基板表面的涂布物质或污染物质的能力和效率，使得基板的清洁效率大幅提升，有助于后续制程处理，进而提升产品合格率；再者，二次处理液与气体于清洗后并无难以处理的废液问题，制程上更为环保。
附图说明
图1是一流程图，说明本发明清洗基板方法的一较佳实施例；
图2是一立体图，说明该清洗基板方法应用的流体喷头装置；
图3是对应图2的俯视图；
图4是一沿图3中的线VI-VI所截取的剖视图；
图5是一容室连通多个喷射流道的部分剖视图；
图6是一局部放大的剖视图，说明该喷出口的倾角；
图7是一剖视示意图，说明该气体平均推进各点二次处理液流经对应的喷射流道而加速喷出至一基板；
图8是一另一视角的剖视示意图，说明该气体平均推进各点二次处理液流经对应的喷射流道而加速喷出至一基板；
图9是一剖视示意图，说明该流体喷头装置还可调整角度清洗基板；及
图10是一对应图9的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
下列较佳实施例的说明是参考附加的图式，用于例示本发明可用于实施之特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
参阅图1，本发明清洗基板方法，包含以下步骤：
S1：使处理液溶解有二氧化碳，以形成二次处理液。
具体来说，处理液为去离子水(DeionizedWater,DIW)，但不以此为限，处理液也可为纯水。
S2：将气体与二次处理液通入一流体喷头，气体挤压二次处理液向下流动。
具体来说，气体为干燥压缩空气(CleanDryAir,CDA)，通过加压气体及二次处理液，使二次处理液向下流动速度提升。
S3：二次处理液自流体喷头喷出至一基板上。
在本实施例中，基板是以一个半导体晶圆举例作说明。
S4：二氧化碳从二次处理液中释出，以增加处理液接触基板表面的冲击力。
参阅图2、图3、图4与图5，具体来说，本发明清洗基板方法利用一流体喷头装置，以达成清洗，该流体喷头装置包含：两个左右并列设置的流体喷头1，其中，位于图2中右侧为一流体喷头1，位于左侧亦为一流体喷头1。两个流体喷头1的结构略有所不同，以下为方便说明结构，是先以右侧流体喷头1为例作说明。再说明左侧流体喷头的差异。各流体喷头1包括一喷头本体2、一容室3、一进气管4、一进液管5与多个喷射流道6。
喷头本体2外观大致呈长方体，并包括一第一外侧面210、一相反于第一外侧面210的第二外侧面211、二分别连接第一外侧面210与第二外侧面211的连接面212、一相背于前侧的连接面212的第一内侧壁面213、一沿一第一方向D1与第一内侧壁面213相间隔并与后侧的连接面212相背的第二内侧壁面214、连接第一内侧壁面213及第二内侧壁面214的一内顶壁面215与一内底壁面216，及一相反于内底壁面216的外底壁面217。
容室3大致呈长方体的空间，形成于喷头本体2并沿第一方向D1延伸，容室3的两相反侧分别为第一内侧壁面213及第二内侧壁面214，容室3的顶面为内顶壁面215，容室3的底面为内底壁面216。
进气管4设置于喷头本体2的上方，并连接内顶壁面215且连通容室3。
参阅图4、图5与图6，进液管5自邻近喷头本体2的前侧的连接面212沿第一方向D1延伸且一端连接第二内侧壁面214。进液管5包括一邻近第一内侧壁面213的进液口51，及二相反于进气管4一侧并彼此相间隔且连通容室3且沿第一方向D1延伸的喷出口52。进气管4设置于喷头本体2中央的上方，定义一通过进气管4的轴线L，二喷出口52皆相对于轴线L倾斜一倾角α。在本实施例中，进液管5包括二喷出口52，但不以此为限，进液管5也可仅包括一个相反于进气管4一侧且与容室3连通且沿第一方向D1延伸的喷出口52；本实施例的倾角α为30度，但不以此为限，可依实际需求调整倾角α。
所述喷射流道6彼此沿第一方向D1相间隔并形成于喷头本体2，且连通喷头本体2的内底壁面216及外底壁面217。较佳地，所述喷射流道6自内底壁面216朝第一外侧面210倾斜延伸至外底壁面217。所述喷射流道6的管径与长度设计呈狭长状，有助于流体流经喷射流道6，使流体速度提升。
需要说明的是，如图4所示，位于右侧为流体喷头1的所述喷射流道6自内底壁面216朝第一外侧面210倾斜延伸至外底壁面217，也就是所述喷射流道6向右倾斜，位于左侧的流体喷头1与右侧的流体喷头1大致相同，差异处在于所述喷射流道6的设置方向，左侧为流体喷头1的所述喷射流道6自内底壁面216朝左侧的第一外侧面210倾斜延伸至外底壁面217，也就是所述喷射流道6向左倾斜。具体来说，二流体喷头1的所述喷射流道6为对称地向外倾斜。
参阅图2，须说明的是，二流体喷头1是以其喷头本体2的第二外侧面211相贴来并列设置，二喷头本体2各自的第一外侧面210位于该流体喷头装置的两相反侧，使用两个流体喷头1主要是增加清洗或去除基板9（如图7所示）表面的涂布物质或污染物质的效率，以提升产能。在本实施例中，二流体喷头1是并列设置，但不以此为限，二流体喷头1也可是彼此相间隔设置。
参阅图1、图7与图8，以下说明利用本发明流体喷头装置清洗基板方法的操作过程，且为方便说明，是以配合一个流体喷头1为例作说明。
气体8借由进气管4进入容室3时，因进液管5的设置方式，使得气体8流经进液管5受到了阻碍而分成两股，再使气体8往下流，避免气体8直接向下冲击，而能达到平均推力；同时，由于是大量二次处理液7通入进液管5，会先往第一方向D1流，接着通过二喷出口52，而使二次处理液7更易向下扩散流至容室3，二次处理液7会平均蓄积在容室3，气体8平均推进各点二次处理液7流经对应的喷射流道6而加速喷出，通过前述设计可使邻近进液口51的喷射流道6与远离进液口51的喷射流道6的二次处理液7的喷出速率相同，大幅提升喷射均匀度。
具体来说，二次处理液7流出喷射流道6时，此时二次处理液7接触大气而压力下降，二氧化碳71溶解度下降，二氧化碳71从二次处理液7中释出，二氧化碳71体积快速膨胀而逸散至大气中，而处理液72会随二氧化碳71逸散喷发，提高处理液72清洗或去除基板9表面的涂布物质或污染物质的能力和效率，使得基板9的清洁效率大幅提升，以增加处理液72接触基板9表面的冲击力，有助于后续制程处理，进而提升产品合格率。
由于该清洗基板方法利用的二次处理液7为去离子水(DeionizedWater,DIW)添加二氧化碳71，气体8为干燥压缩空气(CleanDryAir,CDA)，此二种流体于清洗后并无难以处理的废液问题，相较于先前技术的清洗后的化学药剂的处理，制程上更为环保。
另一方面，二次处理液7的处理液72添加二氧化碳71的方式是二氧化碳71是直接接入处理液管(图未示)。当处理液72流动时，二氧化碳71会均匀的打入处理液72中，又因流体喷头装置是属于间歇性喷射二次处理液7，也就是处理清洗完一片基板9等待下一片基板9时，二次处理液7流入进液管5的管路是被闭锁的，此时二氧化碳71还会均匀的打入处理液72中，而使二次处理液7内含一定比例的二氧化碳71，待下一片基板9来到时，流体喷头装置会开启二次处理液7流入进液管5的管路，依前述S1至S4步骤清洗该基板9，定量的二氧化碳71会帮助二次处理液7清洗该基板9，而使清洗制程稳定，避免因有二氧化碳71从处理液72中析出，造成二次处理液7中的二氧化碳71含量不均，而影响清洗效率。
补充说明的是，所述喷射流道6的数量及分布可以对应基板9的直径尺寸而做调整，因此本实施例流体喷头装置可一次平移清洁基板9的一狭长区块，有助于清洁效率的提升。
参阅图9与图10，更进一步的，本发明流体喷头装置还可调整角度清洗基板9，也就是利用一支架(图未示)悬挂支撑流体喷头装置，使得喷头本体2的轴线L相对基板9产生了一夹角，如图9所示，右侧流体喷头1的所述喷射流道6调整相对基板9为90度(指喷射流道6的延伸方向垂直于基板9)时，此时，右侧流体喷头1的所述喷射流道6与左侧流体喷头1的所述喷射流道6是以两个不同角度喷洗基板9表面，互相补偿不同角度的清洗效果，且如图10所示，由于基板9表面并非平整，而是有起伏突起的区块，通过流体喷头装置的倾斜设置更可清洁形状上难以伸入的区域。在本实施例中，流体喷头装置调整角度是以调整右侧的流体喷头1的所述喷射流道6相对基板9为90度为例说明，但不以此为限，可依实际需求调整角度。
综上所述，通过流体喷头1的设计，且供应溶解有二氧化碳71的二次处理液7及气体8至流体喷头1的清洗基板方法，使二次处理液7流出喷射流道6时，二氧化碳71接触大气，二氧化碳71会产生膨胀与爆裂，而能增加处理液72清洗或去除基板9表面的涂布物质或污染物质的能力和效率，使得基板9的清洁效率大幅提升，有助于后续制程处理，进而提升产品合格率；再者，二次处理液7与气体8于清洗后并无难以处理的废液问题，制程上更为环保，故确实能达成本发明之目的。

Claims (8)

1.一种应用清洗基板方法的流体喷头，该清洗基板方法包含以下步骤：(A)使处理液溶解有二氧化碳，以形成二次处理液；(B)将气体与二次处理液通入该流体喷头，且气体挤压二次处理液向下流动；(C)二次处理液自该流体喷头喷出至一基板上；及(D)二氧化碳从二次处理液中释出，以增加处理液接触基板表面的冲击力；其特征在于：该流体喷头包括
一喷头本体，包括一第一内侧壁面、一沿一第一方向与该第一内侧壁面相间隔的第二内侧壁面、一连接该第一内侧壁面及该第二内侧壁面的内底壁面，及一相反于该内底壁面的外底壁面；
一容室，形成于该喷头本体且沿该第一方向延伸，该容室的两相反侧分别为该第一内侧壁面及该第二内侧壁面，该容室的底面为该内底壁面；
一进气管，设置于该喷头本体的上方并连通该容室；
一进液管，沿该第一方向延伸且一端连接该第二内侧壁面，并包括一邻近该第一内侧壁面的进液口，及至少一相反于该进气管一侧且连通该容室并沿该第一方向延伸的喷出口；及
多个喷射流道，彼此沿该第一方向相间隔并形成于该喷头本体，且连通该喷头本体的该内底壁面及该外底壁面。
2.根据权利要求1所述流体喷头，其特征在于：该进液管的喷出口数量为二个并彼此相间隔。
3.根据权利要求2所述流体喷头，其特征在于：该进气管设置于该喷头本体中央的上方，定义一通过该进气管的轴线，所述喷出口相对于该轴线倾斜一倾角。
4.根据权利要求1所述流体喷头，其特征在于：所述喷射流道呈狭长状。
5.一种应用清洗基板方法的流体喷头装置，该清洗基板方法包含以下步骤：(A)使处理液溶解有二氧化碳，以形成二次处理液；(B)将气体与二次处理液通入该流体喷头，且气体挤压二次处理液向下流动；(C)二次处理液自该流体喷头喷出至一基板上；及(D)二氧化碳从二次处理液中释出，以增加处理液接触基板表面的冲击力；其特征在于：该流体喷头装置包含：
二流体喷头，其左右设置，各该流体喷头包括
一喷头本体，包括一第一内侧壁面、一沿一第一方向与该第一内侧壁面相间隔的第二内侧壁面、一连接该第一内侧壁面及该第二内侧壁面的内底壁面，及一相反于该内底壁面的外底壁面；
一容室，形成于该喷头本体且沿该第一方向延伸，该容室的两相反侧分别为该第一内侧壁面及该第二内侧壁面，该容室的底面为该内底壁面；
一进气管，设置于该喷头本体的上方并连通该容室；
一进液管，沿该第一方向延伸且一端连接该第二内侧壁面，并包括一邻近该第一内侧壁面的进液口，及至少一相反于该进气管一侧且连通该容室并沿该第一方向延伸的喷出口；及
多个喷射流道，彼此沿该第一方向相间隔并形成于该喷头本体，且连通该喷头本体的该内底壁面及该外底壁面。
6.根据权利要求5所述流体喷头装置，其特征在于：各该进液管的喷出口数量为二个并彼此相间隔。
7.根据权利要求6所述流体喷头装置，其特征在于：各该进气管设置于对应的该喷头本体中央的上方，并定义一通过对应的该进气管的轴线，各该喷出口相对于对应的该轴线倾斜一倾角。
8.根据权利要求5所述流体喷头装置，其特征在于：所述喷射流道呈狭长状，各该喷头本体还包括一第一外侧面，所述喷头本体的各该第一外侧面位于该流体喷头装置的两相反侧，所述喷射流道自对应的该内底壁面朝对应的该第一外侧面倾斜延伸至对应的该外底壁面。
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