TW201701961A - 真空式洗淨裝置及真空式洗淨方法 - Google Patents

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Yuuji Honda
Yukari Mikami
Norio Aramaki
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Abstract

提供可在較低的露點的氣氛由CO2粒子進行洗淨的真空式洗淨裝置。本發明的一態樣的真空式洗淨裝置(10)，是具備：真空腔室(27)、及被配置於前述真空腔室內將基板(12)保持的保持機構、及朝被保持在前述保持機構的前述基板將CO2粒子噴出的噴嘴(11)、及朝前述噴嘴供給被加壓的CO2的CO2供給機構、及將前述真空腔室內真空排氣的真空排氣機構。

Description

真空式洗淨裝置及真空式洗淨方法
本發明，是有關於藉由CO2粒子進行洗淨的真空式洗淨裝置及真空式洗淨方法。
第3圖，是說明習知的洗淨裝置用的意示圖。
此洗淨裝置，是具有：被放入被6MPa加壓的液化碳酸氣體(液化CO2)的高壓容器(無圖示)、及與該高壓容器連接的噴嘴101、及在洗淨室(無圖示)內將基板102保持的保持機構(無圖示)、及具備吸氣口104a的導管104、及鼓風機(BLOWER)、及高效過濾器(HEPA FILTER)。保持機構，是在基板102的表面(洗淨面)成為與水平面幾乎平行，且在將基板102的表面朝上方(與重力方向相反側的方向)的位置將基板102保持的機構。
上述的洗淨裝置是如下地運轉。高壓容器內的被加壓的液化CO2是被供給至噴嘴101，該液化CO2是藉由將通過噴嘴101朝洗淨室內被噴出的CO2粒子103， 朝被保持於保持機構的基板102的表面吹附，而將附著在基板102的微粒等吹飛，藉由將該被吹飛的微粒等藉由鼓風機從基板102的橫側的吸氣口104a吸氣而被除去。且，從其吸氣口104a通過導管104的微粒等是由高效過濾器被捕獲，將微粒等已被除去的氣體再度供給至基板102上。噴嘴101是不銹鋼製，基板102是例如半導體加工工序中的剝離後的矽晶圓或是玻璃基板。又，與上述的洗淨裝置相關連的技術是如專利文獻1。
將上述的CO2粒子吹附來進行洗淨的基板等的被洗淨物是具有對於水非常弱者，在將如此的被洗淨物洗淨時必需降低洗淨時的露點。
但是在上述習知的洗淨裝置中，藉由以下的理由將非常低的露點氣氛製作是困難的。
(1)洗淨室內因為未被密閉，所以外部的空氣會進入洗淨室內，藉由被包含於其空氣的水分而無法將洗淨室內的露點充分地降低。
(2)為了製造清淨的洗淨氣氛而使用將微粒等除去的高效過濾器，在該高效過濾器中使用紙等的水分吸附容易的材料。因此，藉由吸附在高效過濾器的水分進入洗淨室內而無法將露點充分地降低。
(3)洗淨室內因為未被密閉，所以從開始洗淨之前水分就附著在洗淨室的內壁中。因為將該水分完全地除去是困難的，所以藉由該水分而無法將洗淨室內的露點充分地降低。
[習知技術文獻]
[專利文獻1]USP6099396
本發明的一態樣的課題是提供一種可在較低的露點的氣氛由CO2粒子進行洗淨的真空式洗淨裝置或是真空式洗淨方法。
在以下，說明本發明的各種的態樣。
[1]一種真空式洗淨裝置，其特徵為，具備：真空腔室、及被配置於前述真空腔室內將基板保持的保持機構、及朝被保持在前述保持機構的前述基板將CO2粒子噴出的噴嘴、及朝前述噴嘴供給被加壓的CO2的CO2供給機構、及將前述真空腔室內真空排氣的真空排氣機構。
[2]對於上述[1]，前述保持機構，是使由與前述基板的洗淨面相反側的面及水平面所形成的角度成為45°~180°(較佳是70°~110°)的範圍內的位置將前述基板保持的機構。
[3]對於上述[1]或[2]，具有使前述噴嘴或是前述保持機構移動的移動機構，前述移動機構，是變化前述噴嘴及被保持在前述保持機構的前述基板的相對位置。
[4]對於上述[1]至[3]中任一，前述真空排氣機構是具有排氣口，前述排氣口是被配置於被保持在前述保持機構的前述基板的下方。
[5]對於上述[4]，前述排氣口是具有開縫形狀，前述開縫形狀的長度方向的長度是前述基板的外徑以上。
[6]對於上述[1]至[5]中任一，前述真空排氣機構是具有過濾器，藉由前述真空排氣機構而將前述真空腔室內排氣的氣體是通過前述過濾器朝前述真空腔室的外部被排出。
[7]對於上述[1]至[6]中任一，由從前述噴嘴使CO2粒子被噴出的方向及前述基板的洗淨面所形成的角度，是20°~90°的範圍內。
[8]對於上述[1]至[7]中任一，前述噴嘴，是具有縱的寬度比橫的寬度寬的噴射口的廣角噴嘴。
[9]一種真空式洗淨方法，具備：將基板配置在真空腔室內，藉由將前述真空腔室內真空排氣，將前述真空腔室內的壓力成為1Torr以下的過程；及藉由朝前述基板將CO2粒子吹附，將前述基板洗淨的過程。
[10]對於上述[9]，將前述基板洗淨時的前述真空腔室內的露點是-40℃以下(較佳是-75℃以下，更佳是-100℃以下)。
[11]對於上述[9]或是[10]，將前述基板洗淨時的前述真空腔室內的壓力是1Torr以上。
[12]對於上述[9]至[11]中任一，將前述基板洗淨時，在使由與前述基板的洗淨面相反側的面及水平面所形成的角度成為45°~180°(較佳是70°~110°)的範圍內的位置將前述基板配置。
[13]對於上述[9]至[12]，將前述基板洗淨時，從前述基板的下方排氣。
[14]對於上述[9]至[13]，將前述基板洗淨時的前述真空腔室內的壓力是未滿1氣壓。
依據本發明的一態樣的話，可以提供可在較低的露點的氣氛由CO2粒子進行洗淨的真空式洗淨裝置或是真空式洗淨方法。
10‧‧‧真空式洗淨裝置
11‧‧‧噴嘴
12‧‧‧基板
12a‧‧‧與基板的洗淨面(表面)相反側的面(背面)
12b‧‧‧基板的洗淨面(表面)
13‧‧‧液化碳酸氣體(液化CO2)
14‧‧‧高壓容器
15‧‧‧配管
16‧‧‧閥
17‧‧‧保持部
19‧‧‧加熱器
20‧‧‧水平面
21‧‧‧從噴嘴使CO2粒子被噴出的方向
22‧‧‧排氣路徑
22a‧‧‧排氣口
23‧‧‧真空泵
25、26‧‧‧箭頭
27‧‧‧真空腔室
41‧‧‧壓力控制閥
42‧‧‧過濾器
43‧‧‧停止閥
101‧‧‧噴嘴
102‧‧‧基板
103‧‧‧CO2粒子
104‧‧‧導管
104a‧‧‧吸氣口
第1圖，是本發明的一態樣的真空式洗淨裝置的意示圖。
第2圖，是沿著第1圖所示的60-60線的剖面圖。
第3圖，是說明習知的洗淨裝置用的意示圖。
第4圖(A)是使用第3圖所示的習知的洗淨裝置在大氣壓下的氮氣氛由CO2粒子進行基板洗淨的照片，第4圖(B)是使用第1圖所示的真空式洗淨裝置由約1Torr的真空氣氛由CO2粒子進行基板洗淨的照片。
第5圖(A)是使用採用扁平型的廣角噴嘴的第3圖所示的習知的洗淨裝置在大氣壓下的氮氣氛由CO2粒子進行基板洗淨的照片，第5圖(B)是顯示由(A)所示的洗淨過程被洗淨的基板的照片。
第6圖(A)是使用採用扁平型的廣角噴嘴的第1圖所示的真空式洗淨裝置在真空氣氛由CO2粒子進行基板洗淨的照片，第6圖(B)是顯示由(A)所示的洗淨過程被洗淨的基板的照片。
以下，對於本發明的實施例使用圖面詳細說明。但是，本發明不限定於以下的說明，在不脫離本發明的宗旨及其範圍可將其形態及詳細各式各樣變更，是本行業者可容易地理解的。因此，不應被解釋為本發明是限定於以下所示的實施例的記載內容。
如第1圖及第2圖所示，真空式洗淨裝置10是具有將內部成為真空用的容器也就是真空腔室27，在此真空腔室27內配置有將基板12保持的保持機構。且，在真空腔室27內配置有朝基板12將CO2粒子噴出的噴嘴11。真空式洗淨裝置10，是具有：朝噴嘴11供給被加壓的液化碳酸氣體(液化CO2)的CO2供給機構、及將真空腔室27內真空排氣的真空排氣機構。
噴嘴11，是文丘裡管或是拉瓦爾噴嘴即可。又，在本說明書中，文丘裡管是應用了文丘裡效果的管， 文丘裡效果是藉由將流體的流動縮徑，而將流速增加的效果，拉瓦爾噴嘴是流體通過的路徑愈中間愈窄的管，具有如砂時鐘的形狀的路徑的噴嘴，藉由將流體通過此地加速，就可以獲得超音速的噴嘴，文丘裡管是包含拉瓦爾噴嘴。
CO2供給機構，是具有被放入被6MPa加壓的液化碳酸氣體(液化CO2)13的高壓容器14，此高壓容器14是藉由配管15而與閥16的一方端連接。配管15是具有虹吸管較佳。閥16的另一方端是與噴嘴11的一方端連接。藉由將閥16打開而使在高壓容器14內被加壓的液化CO2 13通過配管15及閥16被供給至噴嘴11，從噴嘴11的另一方端使CO2粒子被噴出。
保持機構，是具有：將基板12保持的保持部17、及與保持部17連接的真空泵(無圖示)。藉由真空泵被抽真空而將基板12真空吸附地保持在保持部17。由被保持在保持部17的基板12的洗淨面相反側的面(背面)12a及水平面20所形成的角度θ1是90°。且，在保持部17中配置有將基板12加熱的加熱器19。且，保持機構，是具有將保持部17旋轉的旋轉機構(無圖示)。又，在本實施例中，雖藉由真空吸附將基板12保持在保持部17，但是不限定於此，藉由靜電吸附或是機械的保持機構將基板12保持在保持部17也可以。
且真空式洗淨裝置10是具有將噴嘴11移動的移動機構50，此移動機構50，是變化噴嘴11及被保持 在保持機構的基板12的相對位置。移動機構50是可以使用例如XY載置台。又，在本實施例中，使用將噴嘴11移動的移動機構50使噴嘴11及被保持在保持機構的基板12的相對位置變化，但是使用將保持機構移動的移動機構使噴嘴11及被保持在保持機構的基板12的相對位置變化也可以。
又，在本實施例中，由與基板12的洗淨面相反側的面12a及水平面20所形成的角度θ1雖設成90°，但是不限定於此，角度θ1在45°~180°的範圍內的話，其中任一的角度也可以。
由從噴嘴11使CO2粒子被噴出的方向21及基板12的洗淨面(表面)12b所形成的角度θ2是20°~90°的範圍內即可。
真空排氣機構，是具有被配置於基板12的下方的排氣口22a，此排氣口22a，是被配置於被保持在保持機構的基板12的下方。排氣孔22a是具有開縫形狀，該開縫形狀的長度方向的長度是基板12的外徑以上較佳(第2圖參照)。由此，可以容易將發生於將基板12洗淨時的微粒等從排氣口22a排氣。又，本說明書的「下方」是重力方向的意思。
排氣路徑22是被連接在排氣口22a中，在排氣路徑22中連接有過濾器42。此過濾器42是金屬過濾器較佳。藉由過濾器42可以捕獲洗淨時的微粒等。且，過濾器42是與停止閥43連接，停止閥43是與壓力控制 閥41連接。壓力控制閥41是與作為排氣手段的真空泵23連接。藉由壓力控制閥41可以控制由真空泵23所產生的排氣的壓力。
接著說明，使用第1圖所示的洗淨裝置將基板洗淨的方法。
首先，將基板12真空吸附保持在保持部17。且，使由與基板12的表面(洗淨面)相反側的面及水平面所形成的角度θ1成為45°~180°(較佳是70°~110°)的範圍內的方式調整基板12的位置。又，在第1圖中θ1是90°。
接著，將真空腔室27內藉由真空排氣機構進行真空排氣。詳細的話，將停止閥43打開，藉由壓力控制閥41而將真空泵23的排氣的壓力一邊控制一邊將真空腔室27內真空排氣。此時的真空腔室27內的到達真空度，是未滿1Torr較佳，更佳是5×10-3Torr以下。如此藉由真空排氣，就可以將真空腔室27內的水分幾乎除去，可以將真空腔室27內的露點成為-40℃以下(較佳是-75℃以下，更佳是-100℃以下)。又，為了將露點成為-100℃以下是將真空腔室27內的真空度成為1×10-5Torr以下較佳。
接著，藉由將閥16打開而將高壓容器14內被加壓的液化CO2 13通過配管15及閥16供給至噴嘴11。藉由噴嘴11的文丘裡效果而被加速的液化CO2 13是藉由絕熱膨脹而成為CO2粒子，將該CO2粒子從噴嘴11 朝對於基板12的表面12b傾斜的方向21噴出。將此被噴出的CO2粒子，如第2圖所示的箭頭26朝基板12的表面12b一邊掃描一邊吹附，將基板12的表面整體洗淨。此時，藉由被吹附在基板12的表面的CO2粒子而使基板12的表面的微粒等被吹飛，該被吹飛的微粒等也利用重力且通過基板12的下方的排氣口22a及排氣路徑22由過濾器42被捕獲。且，將微粒等除去之後的氣體，是通過停止閥43及壓力控制閥41藉由真空泵23而被排氣。
將上述的基板12的表面洗淨之間的真空腔室27內的壓力，是未滿1Torr也可以，1Torr以上且未滿1氣壓即可。其理由，因為是在將基板12洗淨之前由將真空腔室27內真空排氣的過程，將真空腔室27內的露點下降至-40℃以下，所以其後即使藉由CO2粒子將基板12洗淨，真空腔室27內的露點也不會上昇。
其後，藉由將保持部17藉由旋轉機構如箭頭25旋轉45°或是90°，而將被保持在保持部17的基板12旋轉45°或是90°。
接著，由與上述同樣的方法，在基板12的表面12b一邊掃描一邊將CO2粒子吹附，將基板12的表面整體洗淨。
其後，由與上述同樣的方法將被保持在保持部17的基板12旋轉45°或是90°的話，藉由由與上述同樣的方法將基板12的表面整體反覆洗淨，就完成基板12的表面的洗淨。
依據本實施例，在將基板12洗淨之前藉由將真空腔室27內真空排氣，就可以將真空腔室27內的露點成為-40℃以下。因此，可以由非常低的露點的氣氛由CO2粒子進行基板12的洗淨。因此，成為可洗淨對於水非常弱的被洗淨基板(例如有機EL用玻璃基板等)。
且在本實施例中，因為藉由將真空腔室27內真空排氣，而在真空腔室27內造成清淨的洗淨氣氛，所以不需要使用如習知技術的內含紙等的水分容易吸附的材料的高效過濾器。因此，與習知的洗淨裝置相比可以將洗淨時的露點更低。
且在本實施例中，因為在真空腔室27內進行基板12的洗淨，所以幾乎沒有微粒等的發生源。因此，與習知的洗淨裝置相比可以提高洗淨效果。
且依據本實施例，使將從噴嘴11噴出的CO2粒子朝基板12吹附時的基板12的位置，位於由與基板12的表面(洗淨面)相反側的面及水平面所形成的角度θ1成為45°~180°的範圍內，就可將被吹飛的基板12的表面的微粒等也利用重力地朝基板12的下方排氣。因此，可以抑制微粒等再附著在基板12。
且在本實施例中，洗淨時的腔室內因為是真空，所以從噴嘴11噴出的CO2粒子的速度是腔室內與大氣壓的情況相比增加。對於CO2粒子的速度，是噴嘴內(流出限流)孔及噴嘴內的氣壓差愈大的話愈增加，愈小的話愈減少，但是將腔室內抽真空的話，噴嘴內氣壓因為 較低，所以隨此該CO2粒子的速度會上昇。由此，可以提高CO2粒子的洗淨效果。
[實施例]
可確認：將第1圖所示的真空式洗淨裝置的真空腔室內藉由真空排氣機構而真空排氣，將真空腔室內成為10-2Torr以下的壓力的話，露點可到達-70℃。
第4圖(A)，是使用第3圖所示的習知的洗淨裝置在大氣壓下的氮氣氛由CO2粒子進行基板洗淨的照片，第4圖(B)，是使用第1圖所示的真空式洗淨裝置由約1Torr的真空氣氛由CO2粒子進行基板洗淨的照片。
可確認：如第4圖(A)所示，在大氣壓下中CO2粒子會擴散，但對於此，如第4圖(B)所示，在真空氣氛中CO2粒子不會擴散地到達至基板為止。
在真空氣氛中CO2粒子衝突者因為是非常地少，所以CO2粒子的直進性變高，到達基板的CO2粒子的量是與大氣壓下相比變多。因此，在真空氣氛中可以提高洗淨力。即，將大氣壓下及真空氣氛下比較的場合，將CO2粒子噴射的噴嘴及基板的距離是相同的話，可以說真空氣氛的洗淨力變高。
因為第4圖(A)、(B)所示的將CO2粒子噴射的噴嘴是圓筒型，所以CO2粒子不會擴散地到達基板為止的話，洗淨範圍狹窄。在此，藉由使用扁平型的廣角噴嘴，就可增大洗淨範圍。此廣角噴嘴的噴射口是縱的寬 度比橫的寬度寬，橫向擴大地使CO2粒子被噴射的噴嘴。廣角噴嘴的噴射口的橫的寬度，是縱的寬度的3倍以上較佳，更佳是6倍以上。
第5圖(A)，是使用採用扁平型的廣角噴嘴的第3圖所示的習知的洗淨裝置在大氣壓下的氮氣氛由CO2粒子進行基板洗淨的照片，第5圖(B)，是顯示由第5圖(A)所示的洗淨過程被洗淨的基板的照片。
可確認：如第5圖(B)所示，包含CO2粒子的氣體因為是在廣角噴嘴的兩端集中流出，所以無法將洗淨範圍增大。氣體會集中在廣角噴嘴的兩端的理由，是因為廣角噴嘴內的氣壓差大，所以噴嘴內的中心部的氣流成為迅速，使噴嘴兩端的氣壓下降。
第6圖(A)，是使用採用扁平型的廣角噴嘴的第1圖所示的真空式洗淨裝置在真空氣氛由CO2粒子進行基板洗淨的照片，第6圖(B)，是顯示由第6圖(A)所示的洗淨過程被洗淨的基板的照片。
可確認：如第6圖(B)所示，因為廣角噴嘴內的氣壓的變化少，所以包含CO2粒子的氣體是幾乎呈噴嘴的開縫寬度狀地均一地與玻璃基板衝突。因此可以說，在真空式洗淨裝置使用廣角噴嘴的話可以增大洗淨範圍，可以加大洗淨效果。
且依據本實施例的話，藉由廣角噴嘴內的凹槽內的氣壓的差，而無法如第5圖(B)所示在大氣中(空氣)中均一地噴射，但是藉由成為真空，氣壓差不會 產生，就可以如第6圖(B)所示成為均一地噴射。
10‧‧‧真空式洗淨裝置
11‧‧‧噴嘴
12‧‧‧基板
12a‧‧‧與基板的洗淨面(表面)相反側的面(背面)
12b‧‧‧基板的洗淨面(表面)
13‧‧‧液化碳酸氣體(液化CO2)
14‧‧‧高壓容器
15‧‧‧配管
16‧‧‧閥
17‧‧‧保持部
19‧‧‧加熱器
20‧‧‧水平面
21‧‧‧從噴嘴使CO2粒子被噴出的方向
22‧‧‧排氣路徑
22a‧‧‧排氣口
23‧‧‧真空泵
27‧‧‧真空腔室
41‧‧‧壓力控制閥
42‧‧‧過濾器
43‧‧‧停止閥
50‧‧‧移動機構
60‧‧‧線
θ1、θ2‧‧‧角度

Claims (14)

  1. 一種真空式洗淨裝置，其特徵為，具備：真空腔室、及被配置於前述真空腔室內將基板保持的保持機構、及朝被保持在前述保持機構的前述基板將CO2粒子噴出的噴嘴、及朝前述噴嘴供給被加壓的CO2的CO2供給機構、及將前述真空腔室內真空排氣的真空排氣機構。
  2. 如申請專利範圍第1項的真空式洗淨裝置，其中，前述保持機構，是在使由與前述基板的洗淨面相反側的面及水平面所形成的角度成為45°~180°的範圍內的位置將前述基板保持的機構。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的真空式洗淨裝置，其中，具有使前述噴嘴或是前述保持機構移動的移動機構，前述移動機構，是變化前述噴嘴及被保持在前述保持機構的前述基板的相對位置。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的真空式洗淨裝置，其中，前述真空排氣機構是具有排氣口，前述排氣口是被配置於被保持在前述保持機構的前述基板的下方。
  5. 如申請專利範圍第4項的真空式洗淨裝置，其中， 前述排氣口是具有開縫形狀，前述開縫形狀的長度方向的長度是前述基板的外徑以上。
  6. 如申請專利範圍第1或2項的真空式洗淨裝置，其中，前述真空排氣機構是具有過濾器，藉由前述真空排氣機構而將前述真空腔室內排氣的氣體是通過前述過濾器朝前述真空腔室的外部被排出。
  7. 如申請專利範圍第1或2項的真空式洗淨裝置，其中，由從前述噴嘴使CO2粒子被噴出的方向及前述基板的洗淨面所形成的角度，是20°~90°的範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1或2項的真空式洗淨裝置，其中，前述噴嘴，是具有縱的寬度比橫的寬度寬的噴射口的廣角噴嘴。
  9. 一種真空式洗淨方法，其特徵為，具備：將基板配置在真空腔室內，藉由將前述真空腔室內真空排氣，將前述真空腔室內的壓力成為1Torr以下的過程；及藉由朝前述基板將CO2粒子吹附，將前述基板洗淨的過程。
  10. 如申請專利範圍第9項的真空式洗淨方法，其中， 將前述基板洗淨時的前述真空腔室內的露點是-40℃以下。
  11. 如申請專利範圍第9或10項的真空式洗淨方法，其中，將前述基板洗淨時的前述真空腔室內的壓力是1Torr以上。
  12. 如申請專利範圍第9或10項的真空式洗淨方法，其中，將前述基板洗淨時，是將前述基板配置在由與前述基板的洗淨面相反側的面及水平面所形成的角度是成為45°~180°的範圍內的位置。
  13. 如申請專利範圍第9或10項的真空式洗淨方法，其中，將前述基板洗淨時，從前述基板的下方排氣。
  14. 如申請專利範圍第9或10項的真空式洗淨方法，其中，將前述基板洗淨時的前述真空腔室內的壓力是未滿1氣壓。
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