TWI262827B - Cleaning device and method of bubble reaction - Google Patents

Description

1262827 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種清洗裳置，係應用於去除特定材質上之 有機物，特別是一種利用臭氧之氣泡式反應清洗裝置及其方 法。 ’、 【先前技術】

異相反應系統（heterogeneous reaction system)遍存於各 類f業中，例如，觸媒反應系統及高階電子元件的長膜製程 皆是，如何提昇異相反應系統的界面質傳效率（heter〇g=us mass transfer in muitiphase)是相關製程技術的 -液-固共存的異相反應系統中，由於反應必須透過氣^^ 固相之界面層進行’因此，界面擴散層 更新頻率，成為影響反應速率的關鍵瓶頸。 應界面的 的異相反應系統 率’機械式並無法有效壓^傳速 之目的，但此方法需耗用較大電:、佰:新接觸界面 染的疑慮’對於待處理材質：產 主題面擴散層控制方法的 相關技術内容，有： ”相關设備的前案中，其 1262827 卜直接將基材部分浸泡在溶液内 =由旋轉基材帶起水溶液在表面形成—薄二 的目的 、利用喷職氧水，再高速旋轉基板而達到堡縮界面層 走m;、除T臭氧水之外’同時搭配其他溶液，例如：去離子 =r)、硫酸、鹽酸、氨水等與臭氧同時混合，搭： 的。4、_高溫水驗形成之臭氧統轉到去除光阻之目 ^利用紫外線(UV)加熱基材，搭配臭氧以進行乾式清洗。 am、、1"觀這些方式都需要高速旋轉，高溫加孰，使用势々!^ (=)，式外加-些_彳，化學溶液等的環境下== =速旋轉操作奈米製程是極大的疑慮，而且高速旋二;^ 制。 卞木的問通’因此，其應用性將可能大受限 -具;;==顧來達成清洗之目的，實為 且不放1纽無法4理有金屬層材質，非常的消耗ϋ 【發明内容】 ί月洗裝置及 本發明的主要目的在於提供一種氣泡式反心 1262827 在於改良現有技術的限制，本發明即利用氣泡式 體的設計與清洗流程，在省水、省能除反應槽 件下，及可以右不而同速旋轉的操作條 千卜及T以有效干達到材質表面有機物去除之 置及A方、本發騎揭露之氣泡式反應泰先裝 itCu式反應清洗裝置包含有反應清洗槽來 今、，·内π洗浴液，同時設置有其他工作單元來使清洗溶 的清;溫度及清洗時的基材旋轉方式二 乃i Α^水、料、不需兩速旋轉操作、無微顆粒污染疑虞 ^可在〜及㈣狀態下操作，並且對材質的處理尺寸彈^ (TF另Tfrt發啊應祕半導體、_電⑽·液晶顯示器 rti/ f 及微/奈米精密機械模具等產業的微影 j LTfy)、光阻劑去除、以及其他材質表面清洗等製程技 二可以細在醫療設備肖毒、或式奈米材料製造上之 表面h洗專也將有很大的應用。 ，使對本叙明的目的、構造特徵及其功能有進一步的了 解，茲配合圖式詳細說明如下： 【實施方式】 t發明為-織泡式反應清洗錢，細氣泡式反應去除 面t有機物，首先請參照「第1圖」，為本發明氣泡式 反應 洗I置之結構示意圖。 UU 一本叙月之氣/包式反應清洗裝置包含有：反應槽10、運動 ，元20 /ffiL度控制系統加、反應液體供應仙、反應氣體 50、壓力控制系統6G、氣泡產生機構7G及蘇洗』以 反應槽10用以容置基材90，並提供基材90清洗之空間， 1262827 而基材90則置放於運動單元20之上，並使基材9〇於反應槽 中’月洗時產生轉動位移，而反應氣體供應源50則用於對反應 槽10輪出反應氣體，反應液體供應源40用於輸出反應液體至 度控制系統3〇 ,溫度控制系統3〇於收到該反應液體後，則 控制反應液體之溫度，並將適當溫度之反應液體輸出至反應槽 10 中。 # 反應液體在反應槽10中形成水平液面，並完全覆蓋氣泡 產生機構70，氣泡產生機構70可為抗臭氧管，並於管上設置 有至少一個出氣口來排氣，或是使用氣體分散盤來製作，並用 於接收反應氣體後，輸出至反應液體中產生氣泡71，而壓力 控制系統60亦與反應槽1〇連接，且用於控制反應槽1〇之壓 力，並於反應完成後來抽取反應槽10中多餘之反應氣體，當 有機物已經順利的從基材90上去除後，則可進入滌洗程序， 此時滌洗液供應源80則提供滌洗液清洗基材9〇，此滌洗程序 可以在反應槽10中完成，亦可以將基材9〇移至另一清洗槽體 來進行。 為達成良好的去除效果，前述的反應氣體更可使用臭氧或 是含有臭氧之混合氣體，而臭氧之產生方式可經由高壓電場產 生或是利用务外線(UV)照射來產生，當反應氣體進入反應槽 10後，其適當的濃度為1%〜17%為佳；而反應液體81則可 選用去離子水(DI-water)、臭氧水或是經HC1、H2S〇4、NH4〇H 等調整過pH之溶液’其適當的溫度為室溫〜8〇c，當氣泡71 產生時，則會沿著基材90向上爬升，此時基材9〇已經借由固 定結構21固定於運動單元20之上，運動單元2〇可產生一旋 轉運動來旋動基材90，此旋轉運動之轉速可為丨〜1〇rpm，此 旋轉運動可以旋轉運動單元20並帶動基材9〇旋轉，或是設計 為僅旋轉基材90。 除了前述之清洗裝置外，接下來請繼續參照「第2A圖」， 1262827 為本發明氣泡式反應清洗裝置之清洗步驟流程（1)圖。 、假設有™半導體晶圓(semiconductor wafer)或是玻璃基板 為^基材，當基材上因光阻劑或是製程中任一有機污染物欲清 洗時^首先將基材置入反應槽中(步驟2〇〇)，然後提供反應氣 體以形成氣泡(步驟210)，此步驟需輸送適當濃度之適當流量 ^反應氣體，並將反應氣體傳送通過溫度適當之反應液體中， 藉以產生氣泡，然後進行汽泡式反應來去除基材上之有機物 (步驟220)，此時氣泡會沿著基材表面往上攸升，並去除基材 表面之該有機物，此程序可選用連續式反應(步驟230)或是分 段式反應(步驟240)，當反應完成後則將殘留反應氣體之抽離 與破壞(步驟250)，並進入進行滌洗程序，即為使用滌洗液將 去除有機物之基材加以滌洗(步驟260)，此滌洗程序可利用原 ^的反應槽來完成，或是取出基材換至另一清洗槽體來進行， 最後將滌洗完成的基材取出（步驟270)，即完成啓艚之泠起半 驟，請參照「第2B圖」，為本發明氣泡式反應清洗裝^之^ 洗步驟流程(2)圖。 在去除有機物反應的過程中，基材需有部分面積浸泡於反 應液體之中，且基材浸泡於反應液體之水位高度佔基材其直徑 之5〜80 %之間為佳，同時基材與反應液體之液面角度範圍為 5度〜90度之間為佳，而反應氣體之出氣口位置必須位於基材 下方，並位於反應液體之下，以保可順利的產生氣泡，當J驟 220於執行時，基材更需產生一旋轉運動來確保有機物去除的 效果，此旋轉運動之速度範圍可設定於1 φπι〜1〇卬㈤之間， 其中連縯式反應(步驟230)與分段式反應(步驟24〇)則可依於十主 況自由選擇，其中的差異性則在於： $月 * 連續式反應係指反應氣體濃度、氣體流量、水溶液 溫度、基材浸泡水位、基材旋轉速度及基材與反應 液體液面角度等條件’在整個反應過程中皆是固定 1262827 不變的。 * 分段式操作係指整個氣泡式反應之過程可以分成 數個步驟進行，每一個步驟可在不同反應氣體濃 度，不同的氣體流量，不同的反應液體溫度、基材 旋轉速度及不同的基材與反應液體液面角度下進 行0 、而最，的滌洗程序中，滌洗液進入反應槽之方式可為由上

=注入或是z，注人’並無特別限制，而務洗的方式亦可選用 浸泡方式、蒸氣方式(shower)及噴霧方式(spray)。 為^夜體她财自絲成的氣泡壁做 方i產&旋難作，以氣動 中就會讓液，= di率目r並進而去除有機物染物。本技術 顆粒污染疑慮、對材質的處理尺寸質二=!、無微

本發如上，然錢相以限定 飾’均屬本發明之專利保魏内’所為之更動與潤 圍請參考騎之申請專利。h本發鴨界定之保護範 10 1262827 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明氣泡式反應清洗裝置之結構示意圖； 第2A圖為本發明氣泡式反應清洗裝置之清洗步驟流程C0 圖，及 第2B圖為本發明氣泡式反應清洗裝置之清洗步驟流程（2) 圖0 【主要元件符號說明】 10 反應槽 20 運動單元 21 固定結構 30 溫度控制系統 40 反應液體供應源 41 反應液體 50 反應氣體供應源 60 壓力控制系統 70 氣泡產生結構 71 氣泡 80 滌洗液供應源 90 基材 11

Claims (1)

1262827 十、申請專利範圍： •—種氣泡式反應清洗裝置，係以一氣泡式反應去除一基材 面之有機物，該清洗裝置包含： & 一反應槽，該反應槽用以容置該基材，並提供該基枯 清洗之空間； 一反應氣體供應源，該反應氣體供應源與該反應槽連 接，該反應氣體供應源用以對該反應槽輸出一反應氣體； 一反應液體供應源，該反應液體供應源用以輸出一反 應液體； 、一溫度控制系統，該溫度控制系統與該反應液體供應 源連接’該溫度控制系統用以控制該反應液體之溫度，並將 該反應液體輸出至該反應槽； ^ 一氣泡產生機構，該氣泡產生機構用以接收該反應氣 體後，輸出至該反應液體中產生一氣泡； 一運動單元，該運動單元用以使該基材於該反應槽中 產生一轉動位移； 二一壓力控制系統，該壓力控制系統與該反應槽連接， 該壓力控制系統用以控制該反應槽之壓力，並抽取該反應槽 中多餘之該反應氣體；及 一滌洗液供應源，該滌洗液供應源於清除該有機物 後’提供一務洗液清洗該基材。 2.如申請專利範圍第1項所述之氣泡式反應清洗裝置，其中該 反應氣體更為一臭氧及一含有臭氧之混合氣體中任選其 ~ 〇 3·如申請專利範圍第2項所述之氣泡式反應清洗裝置，其中 該臭氧之氣體濃度範圍為1%〜17%。 4·如申請專利範圍第2項所述之氣泡式反應清洗裝置，其中 該臭氧之產生方式可為經一高壓電場及經一紫外線(UV)照 射中任選其一。 12 1262827 5,如申料利範gj第1項所述之氣泡式反應清洗裝置，其中該 反應液體更為去離子水(DI，ater)、臭氧水及經HC1、 H2S04、NH40H專調整過pH之溶液中任選其一。 6·如申請專利範圍第1項所述之氣泡式反應清洗裝置，里中 該溫度控制系統更控制該反應液體之溫度為室溫〜8〇c之 間。 7. ΐΐ請專繼Μ1賴述之氣泡敲應清洗裝置，該反 應槽可將該反應液體保留於其内部並形成一水平液面。 δ· ϊΐϊί利1項所述之氣泡式反應清洗裝置，其中 °固定於固定結構’該固定結構用以將該基材 9. =1專纖圍第1項所述之氣泡歧應清洗裝置，其中 =動位移更為-旋轉獅，職轉勒之轉速可為】〜ι〇 1〇.ΪΪΪί=圍/ 1項所述之氣泡式反應清洗裝置，其中 二，泡，j、、、D構更為—抗臭氧管上設 丨項所述之氣泡式 後，更可利用該反應槽或是另一清洗= 反應 反應ίί基材m應射，輸送輕濃度及流量之― 生—= 級錢贿補過溫度射之—反舰體，以產 面之ιϊΐίί辟絲面往上㈣，赴除該基材表 13 1262827 將該基材以一滌洗液進行滌洗程序。 13·如申4專她’ π顿述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該基材更需有部分面積浸泡於該反應液體中，絲材浸泡 方。亥反應液體之水位高度佔該基材其直徑之5〜8〇 %之 間。 14· 申请專利，圍第、13項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該基材與該反應液體之液面角度範圍為5度〜9〇度之間。 申請專利範圍第12項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 絲材於清除財機物更&含有—旋轉運動，該旋轉運動 之速度範圍為1 rpm〜l〇rpm之間。 16· = 4專她目帛12賴述之氣泡式反應清洗的方法，其 中该反應氣體之出氣口位置必須位於該基方之該反應 液體下。 17· = 4專利範圍第12項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中该基材為半導體晶圓(semic〇nduct〇r w或是玻璃基 板。 18·如申請專利範圍帛12項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該有機物更為一光阻劑及製程中一有機污染物。 • 19·如巧專利範圍$ 12工員所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該旋轉運動、該反應氣體濃度、該反應氣體流量、該反應 液體μ度及该反應液體液面高度，更可於去除該有機物的過 程中隨時變更。 20. 如申凊專利範圍第12項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該反應氣體更為-臭氧及一含有臭氧之混合氣體中任 其一。 21. 如申請專利範圍第20項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該臭氧之氣體濃度範圍為丨％〜丨7%。 22·如，明，利範圍第2〇項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中忒臭氧之產生方式可為經一高壓電場及經一紫外線(uv) 14 1262827 照射中任選其一。 23·如申請專利範圍第12項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該反應液體更為去離子水(DI-water)、臭氧水及經HC1、 H2S04、NH40H等調整過pH之溶液中任選其一。 24·如申請專利乾圍弟12項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該反應液體之溫度更為室溫〜80C之間。 25. 如申請專利範圍第12項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該務洗液進入該反應槽之方式可為由反應槽體一上方注 入及一下方注入中任選其一。 26. 如申請專利範圍第12項所述之氣泡式反應清洗的方法，其 中該滌洗程序更為一浸泡方式、蒸氣方式(sh〇we〇及喷霧方 式(spray)中任選之。