TWI436417B - 基板清潔裝置及方法 - Google Patents

Description

基板清潔裝置及方法

本發明係關於一種基板清潔裝置及基板清潔方法，該裝置及方法用於移除沈積於基板之表面上的有機材料。

在製造液晶顯示設備之情況下(例如)，採用微影製程以在基於玻璃之基板上形成電路圖案。如所熟知，在此微影製程中，塗覆用於執行蝕刻之抗蝕劑薄膜或塗佈聚醯亞胺薄膜以便形成保護薄膜或層間絕緣薄膜。

當一預定電路圖案已形成於上述基板上時，執行清潔處理以移除留在基板上的不必要之抗蝕劑及聚醯亞胺薄膜。在清潔有機物質(諸如留在基板上之不必要的抗蝕劑及聚醯亞胺薄膜)的情況下，通常使用一化學品。舉例而言，在抗蝕劑薄膜之情況下採用基於胺之釋放液體，且在聚醯亞胺薄膜之情況下採用NMP(N－甲基－2－吡咯烷酮)。

近來，隨著大型基板之使用，已在處理前黏貼並封裝薄膜或對凖紙(alignment paper)以便保護基板。因此，可在處理前將與之有關的各種有機物質沈積於基板表面上。在此情況下，執行使用鹼性清潔劑之清潔以便移除此等有機物質。

藉由採用化學品清潔基板之先前技術在日本專利申請公開案第2005－32819號中揭示。

然而，在藉由採用化學品移除沈積於基板上之有機物質的情況下，上述基於胺之剝離液體、NMP或基於鹼之清潔劑為昂貴的，因此引起清潔基板所需之較高成本。

另外，若未加以處理丟棄使用後之化學品，則其將引起污染之發生。因此，各種不便隨此廢料管理而出現。此外，為借助化學品移除有機物質，借助使用化學品之化學反應分解並移除有機物質。因此，此過程耗時較長直至有機物質得以分解且處理所需之節拍時間(takt time)被延長。

本發明之目標為提供能清潔及移除沈積於基板上之有機物質的基板清潔裝置及基板清潔方法。

本發明提供一種清潔裝置，其移除沈積於基板上之有機物質，該裝置包含：傳送設備，其用於傳送基板；水蒸汽噴射設備，其用於向沈積有有機物質之被傳送基板之表面噴射經加熱水蒸汽；及物理力施加設備，其用於向沈積於被傳送基板上之有機物質施加物理力。

物理力施加設備較佳為噴淋設備，其將經加壓清潔液體噴射至基板的表面，其中該表面上沈積有有機物質。

物理力施加設備較佳為雙流體噴嘴設備，其將清潔液體及氣體混合，且隨後將混合物噴射至基板的表面，其中該表面上沈積有有機物質。

物理力施加設備較佳為高壓流體噴射設備，其將清潔液體加壓且將經加壓清潔液體噴射至基板的表面，其中該表面上沈積有有機物質。

物理力施加設備較佳為清潔刷設備，其在將清潔液體供應於沈積有有機物質之基板的表面上時執行刷洗及清潔。

本發明亦提供一種清潔方法，其用於移除沈積於基板上之有機物質，該方法包含：傳送基板之步驟；向沈積有有機物質之被傳送基板之表面噴射經加熱水蒸汽的步驟；及向沈積於被傳送基板上之有機物質施加物理力的步驟。

較佳將水蒸汽噴射於基板的表面上，其中該表面上沈積有有機物質，且隨後將物理力施加至表面。

較佳將物理力施加至基板的表面，其中該表面上沈積有有機物質，且隨後將水蒸汽噴射至表面。

較佳將水蒸汽加熱以等於或高於100℃。

根據本發明，經加熱水蒸汽被噴射於基板的表面上且物理力被施加於基板的表面上，其中該表面上沈積有有機物質。噴射於基板上之水蒸汽滲透有機物質，且到達該基板之界面，藉此減小有機物質相對於基板之緊密性，且隨後施加物理力以損壞有機物質之薄膜。

因此，以結合方式將水蒸汽噴射至基板且將物理力施加於基板，藉此使有效地自基板之表面移除有機物質而不採用化學品成為可能。

本發明之額外目標及益處將在以下之描述中闡述，且將部分地自該描述而為明顯的或藉由實踐本發明而瞭解到。可借助在後文特別指出之工具及組合實現及獲得本發明之目標及益處。

後文將參看隨附圖式描述本發明之實施例。

圖1展示根據本發明之第一實施例之基板清潔裝置。此清潔裝置裝備有傳送設備1，其用於在由水平狀態中之箭頭所指示之X方向上傳送基板W。此傳送設備1具有複數個傳送軸2，該等傳送軸安置於相同位凖，同時其軸線彼此平行。在每一傳送軸2處，以預定間隙提供複數個傳送滾筒3。

上述傳送軸2借助未圖示之驅動源加以旋轉地驅動。以此方式，借助上述傳送滾筒3在由圖中之箭頭X所指示之方向上傳送上述基板W，同時基板表面(在其上被清潔及移除之有機物質已沈積(如一薄膜))朝上。

被傳送之基板W上，充當水蒸汽噴射設備之水蒸汽噴射噴嘴5及充當物理力施加設備之噴淋設備6沿上述基板W之傳送方向順序安置。

安置於基板W之傳送方向上之上游側處之水蒸汽噴射設備5具有一第一加熱器設備7，其用於加熱諸如純水或自來水之清潔液體以便產生水蒸汽。借助此第一加熱器設備7產生之水蒸汽經由具有一打開/關閉閥8之蒸汽供應管9供應至水蒸汽噴射噴嘴5。隨後，將供應至水蒸汽噴射噴嘴5之水蒸汽向基板W的頂面(薄膜狀有機物質已沈積於其上)噴射，該基板在由箭頭X所指示之方向上傳送。

借助第一加熱器設備7產生且供應至蒸汽供應管9之水蒸汽的溫度為等於或高於100℃，例如140℃；且所得壓力可等於或高於大氣壓。在本實施例中，將壓力設定為大氣壓。

水蒸汽之溫度可藉由控制提供於第一加熱器設備7處之加熱器之電源(未圖示)加以設定，且壓力可藉由調整提供於第一加熱器設備7處之壓力調整閥11加以設定。

將具有第二加熱設備12及加壓泵13之供水管14連接至上述噴淋設備6。將諸如純水或自來水之清潔液體供應至供水管14。借助上述第二加熱器設備12將供應至供水管14之清潔液體加熱至60℃或更高，且借助上述加壓泵13施加壓力使其等於或高於1 MPa之壓力。

在本實施例中，第二加熱器設備12經設計以加熱清潔液體至70℃，且加壓泵13經設計以加壓經加熱清潔液體至5 MPa之壓力，且隨後將經加壓清潔液體供應至噴淋設備6。

在如此組態之清潔裝置中，當有機物質得以沈積於其頂面上之基板W借助傳送滾筒3在由箭頭X所指示之方向上得以傳送，且隨後到達水蒸汽噴射噴嘴5下方時，加熱至140℃之水蒸汽在大氣壓下於橫向方向上之全長上噴射並供應於基板W之頂面上。

供應至基板W之頂面上的水蒸汽滲透沈積於基板之頂面上的薄膜狀有機物質，且隨後到達基板W之表面與有機物質之間的界面。以此方式，關於基板W之表面的有機物質之緊密性減小，且有機物質自基板W之表面剝離。

另外，因水蒸汽之溫度高達140℃，所以有機物質之水解或熱分解加速。

將已穿過水蒸汽噴射噴嘴5下方之基板傳送至噴淋設備6下方。在噴淋設備6中，加熱至70℃之清潔液體於5 MPa之高壓下在基板之橫向方向上之全長上供應至基板W。

在傳送至噴淋設備6下方之基板W上，有機物質借助自噴淋設備6之上游側處之水蒸汽噴射噴嘴5噴射之水蒸汽而自基板表面剝離，且此外分解加速。即基板W上之有機物質變為脆性的。

因此，基板W之表面上的脆性有機物質在借助自噴淋設備6噴射至基板W之清潔液體之壓力壓碎時被移除，且進一步，基板W之頂面借助經加熱/加壓清潔液體得以完全清潔。換言之，將清潔液體加熱至70℃，且加壓至5 MPa。因此，即使微觀有機物質沈積並留在基板W之表面上，此等有機物質亦被完全清潔及移除。

以此方法，將熱水蒸汽供應於基板W的表面(有機物質已沈積於其上)上，且隨後噴射經加熱/加壓清潔液體以給予物理力。因此，上述有機物質可自基板W之表面移除而不採用化學品。

此外，關於基板W之表面的有機物質之緊密性借助熱水蒸汽而減小，且隨後噴射經高度加壓清潔液體以給予物理力。因此，與借助化學品以化學反應移除有機物質之情況相比，有效及迅速地移除有機物質變為可能的。換言之，處理所需要之節拍時間可減少。

圖2展示作為圖1中所展示之第一實施例的修改實例之本發明的第二實施例。在第二實施例中，將充當物理力施加設備之噴淋設備6安置於基板W之傳送方向上之上游側處，且將水蒸汽噴射噴嘴5安置於下游側處。

若顛倒噴淋設備6與水蒸汽噴射噴嘴5之排列，則沈積於基板W上之有機物質首先經受來自自噴淋設備6噴射之經高度加壓清潔液體的物理力，藉此缺陷在有機物質之薄膜上形成。換言之，在薄膜上形成若干刮痕。

隨後，借助水蒸汽噴射噴嘴5將熱水蒸汽噴射於若干刮痕已形成於有機物質之薄膜上的基板W上。因基板W之有機物質得以刮擦，與水蒸汽接觸之方形面積(square area)增加。因此，水蒸汽容易地滲透有機物質之薄膜。

因此，有機物質借助水蒸汽自基板W之表面剝離及移除。在此情況下，藉由設定水蒸汽之壓力高於大氣壓，有機物質可更有效地自基板W之表面剝離及移除。

圖3展示本發明之第三實施例。在第三實施例中，在水蒸汽噴射噴嘴5之下游側，安置一雙流體噴嘴設備17以作為物理力施加設備。借助供水管18將加熱至等於或大於60℃(例如70℃)之清潔液體供應至雙流體噴嘴設備17，且亦經由空氣供應管19將加壓至預定壓力(例如0.2 MPa)之壓縮空氣供應至雙流體噴嘴設備17。隨後，借助壓縮空氣將供應至雙流體噴嘴設備17之清潔液體加壓，藉此將所得霧狀清潔液體向基板W噴射。

自雙流體噴嘴設備17被噴射之經加壓、加熱霧狀清潔液體對基板W之表面施加物理力。以此方式，關於基板W之表面的緊密度已借助安置於上游側處之水蒸汽噴射噴嘴5削弱的有機物質借助來自雙流體噴嘴設備17噴射之霧狀流體的壓力壓碎，且隨後得以清潔並自基板W之表面移除。

換言之，亦在第三實施例中，可借助水蒸汽及物理力可靠且迅速地移除沈積於基板W之表面上的有機物質。

以下展示之表1給出一實例，在此實例中於改變供應至雙流體噴嘴設備17之清潔液體之溫度時量測清潔效果。清潔效果指基板W之具有自基板剝離之有機物質的方形面積與供應有清潔液體之方形面積的比率。

基板W之清潔條件為基板W之傳送速度為300 mm/min；蒸汽設定溫度為180℃；且來自雙流體噴嘴設備17之清潔液體之噴射壓力為0.4 MPa。

如自以上表1很明顯，已驗證當清潔液體之溫度等於或高於60℃時，自基板W之表面釋放有機物質之方形面積迅速增加。換言之，雖然在清潔液體之溫度為40℃時釋放有機物質之方形面積為50%，但藉由將溫度設定為60℃該面積改良至80%。自此事實，成功地驗證藉由將清潔液體之溫度設定為等於或高於60℃改良清潔效果。

圖4展示作為第三實施例的修改實例之本發明的第四實施例。在本實施例中，將充當物理力施加設備之雙流體噴嘴設備17安置於基板W之傳送方向上之上游側處，且將水蒸汽噴射噴嘴5安置於下游側處。

當自第三實施例之狀態顛倒雙流體噴嘴設備17與水蒸汽噴射噴嘴5之排列時，沈積於基板W上之有機物質首先經受來自自雙流體噴嘴設備17噴射之經高度加壓清潔液體的物理力，藉此在有機物質之薄膜上形成缺陷。換言之，在薄膜上形成若干刮痕。

在有機薄膜上形成若干刮痕的狀態中，基板W被傳送至水蒸汽噴射噴嘴5下方，且隨後水蒸汽自水蒸汽噴射噴嘴5噴射至基板W。借助自雙流體噴嘴設備17施加之物理力刮擦沈積於基板W上之有機物質。因此，有機物質與水蒸汽之間的接觸之方形面積增加，且隨後水蒸汽容易地滲透有機物質。

因此，有機物質借助水蒸汽自基板W之表面剝離及移除。在此時，藉由將水蒸汽之壓力設定為高於大氣壓，有機物質得以有效地自基板W之表面剝離，且進一步，所剝離之有機物質得以容易地自基板W之表面移除。

圖5展示本發明之第五實施例。在本實施例中，將水蒸汽噴射噴嘴5安置於基板W之傳送方向上之上游側處，且將充當物理力施加設備之高壓流體噴射設備21安置於下游側處。在本實施例中，高壓流體噴射設備21藉由將加熱至60℃或以上(例如本實施例中之70℃)之清潔液體加壓至高達等於或高於1 MPa之高壓(例如高達5 MPa)來執行噴射。

換言之，加熱至70℃之清潔液體借助液體供應管22a供應至高壓流體噴射設備21且加壓至5 MPa之氣體亦借助空氣供應管22b供應至高壓流體噴射設備21。以此方式，含有氣泡之清潔液體得以以高壓自高壓流體噴射設備21噴射及供應至基板W之頂面。

在藉由傳送設備1傳送之基板W上，有機物質之緊密性借助自置於傳送方向上之上游側處之水蒸汽噴射噴嘴5噴射的水蒸汽而削弱。隨後，借助自高壓流體噴射設備21噴射之清潔液體及液體中含有之經高度加壓氣泡使基板經受物理力。

以此方式，借助自氣泡接收之衝擊波壓碎基板W之表面上的有機物質，且將所得有機物質自基板W之表面移除。換言之，可借助水蒸汽及物理力可靠且迅速地移除沈積於基板W之表面上的有機物質。

圖6展示作為第五實施例的修改實例之本發明的第六實施例。在本實施例中，將充當物理力施加設備之高壓流體噴射設備21安置於基板W之傳送方向上之上游側上，且將水蒸汽噴射噴嘴5安置於下游側處。換言之，以上噴射設備及噴嘴之排列自圖5中展示之第五實施例的彼等排列顛倒。

若顛倒高壓流體噴射設備21及水蒸汽噴射噴嘴5之排列，則沈積於基板W上之有機物質首先經受來自自高壓流體噴射設備21噴射之經加壓/加熱清潔液體的物理力，藉此缺陷在有機物質之薄膜上形成。換言之，在薄膜上形成若干刮痕。

當將基板W傳送至水蒸汽噴射噴嘴5下方，且在有機薄膜上形成若干刮痕之狀態下噴射水蒸汽時，因沈積於基板W上之有機物質經刮擦，所以有機物質與水蒸汽之間的接觸之方形面積增加，且因此水蒸汽容易地滲透有機物質。

因此，有機物質借助水蒸汽自基板W之表面剝離及洗淨。在此情況下，藉由將水蒸汽之壓力設定為高於大氣壓，有機物質得以有效地自基板W之表面剝離，且進一步，所剝離之有機物質得以容易地自基板W之表面移除。

圖7展示本發明之第七實施例。在本實施例中，將水蒸汽噴射噴嘴5安置於基板W之傳送方向上之上游側處，且將充當物理力施加設備之清潔刷設備23安置於下游側處。清潔刷設備23包含：一清潔刷24，其在基於樹脂之刷毛與基板W之頂面接觸時被旋轉地驅動；及一噴淋噴嘴25，其向清潔刷24供應清潔液體。將液體供應管26連接至噴淋噴嘴25。此液體供應管26經由噴淋噴嘴25供應加熱至預定溫度(例如至70℃)之清潔液體至清潔刷24。

以此組態，緊密性已借助安置於上游側處之水蒸汽噴射噴嘴5而關於基板W之表面削弱的有機物質借助清潔刷設備23之清潔刷24加以擦洗，且隨後經受一物理力。以此方式，所得有機物質自基板W之表面剝離並借助自噴淋噴嘴25供應之清潔液體被清潔及移除。因此，可借助水蒸汽及物理力可靠且迅速地移除沈積於基板W之表面上的有機物質。

圖8展示作為第七實施例的修改實例之本發明的第八實施例。在本實施例中，將水蒸汽噴射噴嘴5安置於基板W之傳送方向上之下游側處，且將充當物理力施加設備之清潔刷設備23安置於上游側處。

以此方式，沈積於基板W上之有機物質首先借助清潔刷設備23之清潔刷24擦洗，且經受一物理力，藉此在有機物質之薄膜上形成若干刮痕。當將水蒸汽自水蒸汽噴射噴嘴5噴射至有機薄膜上已形成若干刮痕的基板W時，因沈積於基板W上之有機物質經刮擦，所以有機物質與水蒸汽之間的接觸之方形面積增加，且因此水蒸汽容易地滲透有機物質。因此，有機物質借助水蒸汽自基板W之表面剝離及移除。

本發明並非限制於上述實施例。舉例而言，視基板而定，有機物質偶爾沈積於底面以及頂面上。在此情況下，在上述第一至第八實施例中呈現之水蒸汽噴射噴嘴及物理力施加設備經安置以與被傳送之基板的下表面側相對，藉此沈積於底面上之有機物質可與頂面上之彼等有機物質以相同方式清潔及移除。

此外，雖然已證明根據圖3中展示之第三實施例可藉由將清潔液體加熱至等於或高於60℃之溫度達到清潔效果，但認為亦可在其他實施例中藉由將清潔液體加熱至等於或高於60℃達到相似有益效果。

對於熟習此項技術者可容易地想到額外益處及修改。因此，本發明在其廣泛態樣中未限制於本文所展示及描述之特定細節及代表實施例。因此，在不背離如藉由隨附申請專利範圍及其均等物所定義之總發明性概念的精神或範疇的情況下可進行各種修改。

1．．．傳送設備

2．．．傳送軸

3．．．傳送滾筒

5．．．水蒸汽噴射噴嘴

6．．．噴淋設備

7．．．第一加熱器設備

8．．．打開/關閉閥

9．．．蒸汽供應管

11．．．壓力調整閥

12．．．第二加熱器設備/第二加熱設備

13．．．加壓泵

14．．．供水管

17．．．雙流體噴嘴設備

18．．．供水管

19．．．空氣供應管

21．．．高壓流體噴射設備

22a．．．液體供應管

22b．．．空氣供應管

23．．．清潔刷設備

24．．．清潔刷

25．．．噴淋噴嘴

26．．．液體供應管

W．．．基板

圖1為描繪根據本發明之第一實施例之清潔裝置的示意方塊圖；圖2為描繪根據作為圖1中所展示之清潔裝置之修改實例的本發明之第二實施例之清潔裝置的示意方塊圖；圖3為描繪根據本發明之第三實施例之清潔裝置的示意方塊圖；圖4為描繪根據作為圖3中所展示之清潔裝置之修改實例的本發明之第四實施例之清潔裝置的示意方塊圖；圖5為描繪根據本發明之第五實施例之清潔裝置的示意方塊圖；圖6為描繪根據作為圖5中所展示之清潔裝置之修改實例的本發明之第六實施例之清潔裝置的示意方塊圖；圖7為描繪根據本發明之第七實施例之清潔裝置的示意方塊圖；及圖8為描繪根據作為圖7中所展示之清潔裝置之修改實例的本發明之第八實施例之清潔裝置的示意方塊圖。

1．．．傳送設備

2．．．傳送軸

3．．．傳送滾筒

5．．．水蒸汽噴射噴嘴

6．．．噴淋設備

7．．．第一加熱器設備

8．．．打開/關閉閥

9．．．蒸汽供應管

11．．．壓力調整閥

12．．．第二加熱器設備/第二加熱設備

13．．．加壓泵

14．．．供水管

W．．．基板

Claims (7)

1. 一種清潔裝置，其係用於移除沈積於一基板上之有機物質者，該裝置包含：一傳送單元，其係配置為於一傳送方向上傳送該基板；一水蒸氣噴射單元，其係配置為向被傳送之該基板上所沈積之有機物質噴射經加熱之水蒸汽；及一物理力施加單元，其係安置於在該傳送方向上之該水蒸氣噴射單元的上游側，該物理力施加單元包含一高壓液體噴射單元，該高壓液體噴射單元係配置為加壓一清潔液體，及配置為噴射經加熱之高壓清潔液體，並以下列方式向該等有機物質施加一物理力：該物理力於該等有機物質上形成刮痕，且該經加熱之水蒸汽自該水蒸氣噴射單元噴射至形成有該等刮痕之該等有機物質上。
2. 如請求項1之清潔裝置，其中該物理力施加設備為一噴淋設備，該噴淋設備將一經加壓清潔液體噴射至該基板的一表面，其中該表面上沈積有該等有機物質。
3. 如請求項1之清潔裝置，其中該物理力施加設備為一雙流體噴嘴設備，該雙流體噴嘴設備將一清潔液體與一氣體混合，且隨後將該混合物噴射至該基板的一表面，其中該表面上沈積有該等有機物質。
4. 如請求項1之清潔裝置，其中該物理力施加設備為一高壓流體噴射設備，該高壓流體噴射設備加壓一清潔液體，將該經加壓清潔液體噴射至該基板的一表面，其中 該表面上沈積有該等有機物質。
5. 如請求項1之清潔裝置，其中該物理力施加設備為一清潔刷設備，該清潔刷設備在將一清潔液體供應於沈積有該等有機物質之該基板之一表面上時執行刷洗及清潔。
6. 一種清潔方法，其用於移除沈積於一基板上之有機物質，該方法包含：傳送該基板；向沈積於被傳送之該基板上之該等有機物質施加一物理力以損壞該等有機物質；及向沈積有該等被損壞之有機物質之被傳送之該基板噴射經加熱之水蒸汽。
7. 如請求項6之清潔方法，其中將該水蒸氣加熱至等於或高於100℃。