TWI462148B - Fluid nozzle and fluid nozzle device - Google Patents

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Description

流體噴頭及流體噴頭裝置
本發明是有關於一種清洗基板方法、流體噴頭及流體噴頭裝置，特別是指一種能保持半導體晶圓或顯示器用基板等基板清潔的清洗基板方法、流體噴頭及流體噴頭裝置。
半導體晶圓是經過多數個製程步驟。由於每一道晶圓製程步驟都有潛在性的污染源，晶圓表面會有殘留物如化學液體成分或是化學聚合物，會導致缺陷生成及元件特性失效。在清洗製程中，而利用清洗液對晶圓進行處理，清除顆粒及污染物，而保持晶圓表面的清潔。
現有的清洗方式是藉由化學藥劑的浸泡或以噴嘴除去基板的殘留物，且清洗效果不佳，而影響後續製程的良率；再者，清洗後的化學藥劑的處理，相當繁複。
因此，本發明之目的，即在提供一種提升清潔效果佳且二次處理液更為環保的清洗基板方法、流體噴頭及流體噴頭裝置。
於是，本發明清洗基板方法，包含以下步驟： (A)將處理液溶解有二氧化碳，以形成二次處理液；(B)將氣體與二次處理液通入一流體噴頭，且氣體擠壓二次處理液向下流動；(C)二次處理液自該流體噴頭噴出至一基板上；及(D)二氧化碳從二次處理液中釋出，以增加處理液接觸基板表面的衝擊力。
較佳地，其中，於該步驟(A)處理液為去離子水。
於是，應用所述清洗基板方法的流體噴頭，包括：一噴頭本體，包括一第一內側壁面、一與該第一內側壁面且沿一第一方向相間隔的第二內側壁面、一連接該第一內側壁面及該第二內側壁面的內底壁面，及一相反於該內底壁面的外底壁面；一容室，形成於該噴頭本體且沿該第一方向延伸，該容室的兩相反側分別為該第一內側壁面及該第二內側壁面，該容室的底面為該內底壁面；一進氣管，設置於該噴頭本體的上方並連通該容室；一進液管，沿該第一方向延伸且一端連接該第二內側壁面，並包括一鄰近該第一內側壁面的進液口，及至少一相反該進氣管一側且相連通該容室且沿該第一方向延伸的噴出口；及 多數個噴射流道，彼此沿該第一方向相間隔並形成於該噴頭本體，且連通該噴頭本體的該內底壁面及該外底壁面。
較佳地，其中，該進液管包括二相反該進氣管一側並彼此相間隔且相連通該容室且沿第一方向延伸的噴出口。
較佳地，其中，該進氣管設置於該噴頭本體中央的上方，定義一通過該進氣管的軸線，該二噴出口相對於該軸線傾斜一傾角。
較佳地，其中，該等噴射流道呈狹長狀。
於是，應用所述清洗基板方法的流體噴頭裝置，包含：二流體噴頭，左右設置，各該流體噴頭包括一噴頭本體，包括一第一內側壁面、一與該第一內側壁面且沿一第一方向相間隔的第二內側壁面、一連接該第一內側壁面及該第二內側壁面的內底壁面，及一相反於該內底壁面的外底壁面；一容室，形成於該噴頭本體且沿該第一方向延伸，該容室的兩相反側分別為該第一內側壁面及該第二內側壁面，該容室的底面為該內底壁面；一進氣管，設置於該噴頭本體的上方並連通該容室；一進液管，沿該第一方向延伸且一端連接該第二內側壁面，並包括一鄰近該第一內側壁面的進液口，及 至少一相反該進氣管一側且相連通該容室且沿該第一方向延伸的噴出口；及多數個噴射流道，彼此沿該第一方向相間隔並形成於該噴頭本體，且連通該噴頭本體的該內底壁面及該外底壁面。
較佳地，其中，各該進液管包括二相反該進氣管一側並彼此相間隔且相連通該容室且沿第一方向延伸的噴出口。
較佳地，其中，各該進氣管設置於對應的該噴頭本體中央的上方，並定義一通過對應的該進氣管的軸線，各該噴出口相對於對應的該軸線傾斜一傾角。
較佳地，其中，該等噴射流道呈狹長狀，各該噴頭本體還包括一第一外側面，該二噴頭本體的各該第一外側面彼此相間隔，該等噴射流道自對應的該內底壁面朝對應的該第一外側面傾斜延伸至對應的該外底壁面。
本發明之功效在於：透過流體噴頭的設計，且清洗基板方法是供應二次處理液及氣體至流體噴頭，二次處理液流出噴射流道時，二氧化碳接觸大氣，二氧化碳會產生膨脹與爆裂，而能增加處理液清洗或去除基板表面的塗佈物質或汙染物質的能力和效率，使得基板的清潔效率大幅提升，有助於後續製程處理，進而提升產品良率；再者，二次處理液與氣體於清洗後並無難以處理的廢液問題，製程上更為環保。
1‧‧‧流體噴頭
2‧‧‧噴頭本體
210‧‧‧第一外側面
211‧‧‧第二外側面
212‧‧‧連接面
213‧‧‧第一內側壁面
214‧‧‧第二內側壁面
215‧‧‧內頂壁面
216‧‧‧內底壁面
217‧‧‧外底壁面
3‧‧‧容室
4‧‧‧進氣管
5‧‧‧進液管
51‧‧‧進液口
52‧‧‧噴出口
6‧‧‧噴射流道
7‧‧‧二次處理液
71‧‧‧二氧化碳
72‧‧‧處理液
8‧‧‧氣體
9‧‧‧基板
α‧‧‧傾角
D1‧‧‧第一方向
L‧‧‧軸線
S1-S4‧‧‧步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一流程圖說明本發明清洗基板方法的一較佳實施例；圖2是一立體圖，說明該清洗基板方法應用的流體噴頭裝置；圖3對應圖2的俯視圖；圖4是一沿圖3中的線III-III所截取的剖視圖；圖5是一局部放大的剖視圖，說明該噴出口的傾角；圖6是一容室連通多數個噴射流道的部分剖視圖；圖7是一剖視示意圖，說明該氣體平均推進各點二次處理液流經對應的噴射流道而加速噴出至一基板；圖8是一另一視角的剖視示意圖，說明該氣體平均推進各點二次處理液流經對應的噴射流道而加速噴出至一基板；圖9是一剖視示意圖，說明該流體噴頭裝置還可調整角度清洗基板；及圖10是一對應圖9的局部放大示意圖。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
下列較佳實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發明。
參閱圖1，本發明清洗基板方法，包含以下步驟：
S1：將處理液溶解有二氧化碳，以形成二次二次處理液。
具體來說，處理液為去離子水(Deionzied Water,DIW)，但不此為限，處理液也可為純水。
S2：將氣體與二次處理液通入一流體噴頭，氣體擠壓二次處理液向下流動。
具體來說，氣體為乾燥壓縮空氣(Clean Dry Air,CDA)，透過加壓氣體及二次處理液，使二次處理液向下流動速度提升。
S3：二次處理液自流體噴頭噴出至一基板上。
在本實施例中，基板是以一半導體晶圓舉例作說明。
S4：二氧化碳從二次處理液中釋出，以增加處理液接觸基板表面的衝擊力。
參閱圖2、圖3、圖4與圖5，具體來說，本發明清洗基板方法利用如流體噴頭裝置，以達成清洗，該流體噴頭裝置包含：二個左右並列設置的流體噴頭1，其中，位於圖2中右側為流體噴頭1，位於左側為流體噴頭。二個 流體噴頭1結構略有所不同，以下為方使說明結構，是先以右側流體噴頭1為例作說明。再說明左側流體噴頭的差異。各流體噴頭1包括一噴頭本體2、一容室3、一進氣管4、一進液管5與多數個噴射流道6。
噴頭本體2外觀概呈長方體，並包括一第一外側面210、一相反於第一外側面210的第二外側面211、二分別連接第一外側面210與第二外側面211的連接面212、一第一內側壁面213、一與第一內側壁面213且沿一第一方向D1相間隔的第二內側壁面214、連接第一內側壁面213及第二內側壁面214的一內頂壁面215與一內底壁面216，及一相反於內底壁面216的外底壁面217。
容室3概呈矩形空間，並形成於噴頭本體2沿第一方向D1延伸，容室3的兩相反側分別為第一內側壁面213及第二內側壁面214，容室3的頂面為內頂壁面215，容室3的底面為內底壁面216。
進氣管4設置於噴頭本體2的上方，並連接內頂壁面215且連通容室3。
參閱圖4、圖5與圖6，進液管5自鄰近噴頭本體2的其中一連接面212向第一方向D1延伸且一端連接第二內側壁面214。進液管5包括一鄰近第一內側壁面213的進液口51，及二相反進氣管4一側並彼此相間隔且相連通容室3且沿第一方向D1延伸的噴出口52。進氣管4設置於噴頭本體2中央的上方，定義一通過進氣管4的軸線L，二噴出口52皆相對於軸線L傾斜一傾角α。在本實 施例中，進液管5包括二噴出口52，但不此為限，進液管5也可僅包括一相反進氣管4一側且相連通容室3且沿第一方向D1延伸的噴出口52；再者，傾角α為30度，但不以此為限，可依實際需求調整傾角α。
多數個噴射流道6，彼此沿第一方向D1相間隔並形成於噴頭本體2，且連通噴頭本體2的內底壁面216及外底壁面217。較佳地，該等噴射流道6自內底壁面216朝第一外側面210傾斜延伸至外底壁面217。該等噴射流道6的管徑與長度設計呈狹長狀，有助於流體流經噴射流道6，使流體速度提升。
需要說明的是，如圖4所示，位於右側為流體噴頭1的該等噴射流道6自內底壁面216朝第一外側面210傾斜延伸至外底壁面217，也就是該等噴射流道6向右傾斜，位於左側流體噴頭1與右側流體噴頭1大致相同，差異處在於該等噴射流道6的設置方向，左側為流體噴頭1的該等噴射流道6自內底壁面216朝第一外側面210傾斜延伸至外底壁面217，也就是該等噴射流道6向左傾斜。具體來說，二流體噴頭1的該等噴射流道6皆向外傾斜。
參閱圖2，須說明的是，二流體噴頭1是二噴頭本體2與對應第二外側面211並列設置，二噴頭本體的各第一外側面210位於該流體噴頭裝置的兩相反側，二流體噴頭1主要是增加清洗或去除基板9表面的塗佈物質或汙染物質的效率，以提升產能。在本實施例中，二流體噴頭 1是並列設置，但不以此為限，二流體噴頭1也可是彼此相間隔設置。
參閱圖1、圖7與圖8，以下說明，清洗基板方法利用本發明流體噴頭裝置的操作過程且為方使說明，是以配合一個流體噴頭1為例作說明。
氣體8藉由進氣管4進入容室3時，因進液管5設置方式，使得氣體8流經進液管5起到了阻礙而分成兩股，再使氣體8往下流，避免氣體8直接向下衝擊，而能達到平均推力；同時，由於是大量二次處理液7通入進液管5，進液管5先往第一方向D1流，接著透過二噴出口52，而使二次處理液7更易擴散向下流至容室3，二次處理液7會平均蓄積在容室3，氣體8平均推進各點二次處理液7流經對應的噴射流道6而加速噴出，透過前述設計可使鄰近進液口51的噴射流道6與遠離進液口51的噴射流道6的二次處理液7的噴出速率相同，大幅提升噴射均勻度。
具體來說，二次處理液7流出噴射流道6時，此時二次處理液7接觸大氣而壓力下降，二氧化碳71溶解度下降，二氧化碳71從二次處理液7中釋出，二氧化碳71快速體積膨脹而逸散至大氣中，而處理液72會隨二氧化碳71逸散噴發，幫助處理液72清洗或去除基板9表面的塗佈物質或汙染物質的能力和效率，使得基板9的清潔效率大幅提升，以增加處理液72接觸基板9表面的衝擊力，有助於後續製程處理，進而提升產品良率。
由於清洗基板方法是利用二次處理液7為去離子水(Deionzied Water,DIW)添加二氧化碳71，氣體8為乾燥壓縮空氣(Clean Dry Air,CDA)，該二種流體於清洗後並無難以處理的廢液問題，相較於先前技術的清洗後的化學藥劑的處理，製程上更為環保。
另一方面，二次處理液7為處理液72添加二氧化碳71的方式是二氧化碳71是直接接入處理液管(圖未示)。當處理液72流動時，二氧化碳71會均勻的打入處理液72中，又因流體噴頭裝置是屬於間歇性噴射二次處理液7，也就是處理清洗完一片基板9等待下一片基板9時，二次處理液7流入進液管5的管路是被閉鎖的，此時二氧化碳71還會均勻的打入處理液72中，而使二次處理液7中含內一定比例的二氧化碳71，待下一片基板9來到時，流體噴頭裝置會開啟二次處理液7流入進液管5的管路，依前述S1至S4步驟清洗該基板9，定量的二氧化碳71會幫助二次處理液7清洗該基板9，而使清洗製程穩定，因此不會有二氧化碳71從處理液72中析出，造成二次處理液7中的二氧化碳71含量不均，而影響清洗效率。
補充說明的是，該等噴射流道6的數量及分佈可以對應基板9的直徑尺寸而做調整，因此本實施例本發明流體噴頭裝置可一次平移清潔基板9的一狹長區塊，有助於清潔效率的提升。
參閱圖9與圖10，更進一步的，本發明流體噴頭裝置還可調整角度清洗基板9，也就是利用一支架(圖未 示)懸掛支撐流體噴頭裝置，使得噴頭本體2的軸線L相對基板9產生了一夾角，如圖9所示，右側流體噴頭1的該等噴射流道6調整相對基板9為90度時，此時，右側流體噴頭1的該等噴射流道6與左側流體噴頭1的該等噴射流道6是以兩個不同角度噴洗基板9表面，互相補償不同角度的清洗效果，且如圖10所示，由於基板9表面並非平整，而是有起伏突起的區塊，透過流體噴頭裝置的傾斜設置更可清潔因地形上難以伸入的區域。在本實施例中，流體噴頭裝置調整角度是以右側為流體噴頭1的該等噴射流道6調整相對基板9為90度為例說明，但不此為限，可依實際需求調整角度。
綜上所述，透過流體噴頭1的設計，且清洗基板方法是供應二次處理液7及氣體8至流體噴頭1，二次處理液7流出噴射流道6時，二氧化碳71接觸大氣，二氧化碳71會產生膨脹與爆裂，而能增加處理液72清洗或去除基板9表面的塗佈物質或汙染物質的能力和效率，使得基板9的清潔效率大幅提升，有助於後續製程處理，進而提升產品良率；再者，二次處理液7與氣體8於清洗後並無難以處理的廢液問題，製程上更為環保，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
S1-S4‧‧‧步驟

Claims (8)

  1. 一種流體噴頭，包括：一噴頭本體，包括一第一內側壁面、一與該第一內側壁面且沿一第一方向相間隔的第二內側壁面、一連接該第一內側壁面及該第二內側壁面的內底壁面，及一相反於該內底壁面的外底壁面；一容室，形成於該噴頭本體且沿該第一方向延伸，該容室的兩相反側分別為該第一內側壁面及該第二內側壁面，該容室的底面為該內底壁面；一進氣管，設置於該噴頭本體的上方並連通該容室；一進液管，沿該第一方向延伸且一端連接該第二內側壁面，並包括一鄰近該第一內側壁面的進液口，及至少一相反該進氣管一側且相連通該容室且沿該第一方向延伸的噴出口；及多數個噴射流道，彼此沿該第一方向相間隔並形成於該噴頭本體，且連通該噴頭本體的該內底壁面及該外底壁面。
  2. 如請求項1所述流體噴頭，其中，該進液管包括二相反該進氣管一側並彼此相間隔且相連通該容室且沿第一方向延伸的噴出口。
  3. 如請求項2所述流體噴頭，其中，該進氣管設置於該噴頭本體中央的上方，定義一通過該進氣管的軸線，該二噴出口相對於該軸線傾斜一傾角。
  4. 如請求項1所述流體噴頭，其中，該等噴射流道呈狹長狀。
  5. 一種流體噴頭裝置，包含：二流體噴頭，左右設置，各該流體噴頭包括一噴頭本體，包括一第一內側壁面、一與該第一內側壁面且沿一第一方向相間隔的第二內側壁面、一連接該第一內側壁面及該第二內側壁面的內底壁面，及一相反於該內底壁面的外底壁面；一容室，形成於該噴頭本體且沿該第一方向延伸，該容室的兩相反側分別為該第一內側壁面及該第二內側壁面，該容室的底面為該內底壁面；一進氣管，設置於該噴頭本體的上方並連通該容室；一進液管，沿該第一方向延伸且一端連接該第二內側壁面，並包括一鄰近該第一內側壁面的進液口，及至少一相反該進氣管一側且相連通該容室且沿該第一方向延伸的噴出口；及多數個噴射流道，彼此沿該第一方向相間隔並形成於該噴頭本體，且連通該噴頭本體的該內底壁面及該外底壁面。
  6. 如請求項5所述流體噴頭裝置，其中，各該進液管包括二相反該進氣管一側並彼此相間隔且相連通該容室且沿第一方向延伸的噴出口。
  7. 如請求項6所述流體噴頭裝置，其中，各該進氣管設置於對應的該噴頭本體中央的上方，並定義一通過對應的該進氣管的軸線，各該噴出口相對於對應的該軸線傾斜一傾角。
  8. 如請求項5所述流體噴頭裝置，其中，該等噴射流道呈狹長狀，各該噴頭本體還包括一第一外側面，該二噴頭本體的各該第一外側面位於該流體噴頭裝置的兩相反側，該等噴射流道自對應的該內底壁面朝對應的該第一外側面傾斜延伸至對應的該外底壁面。
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