TWI293584B - Method and apparatus for cleaning and drying substrates - Google Patents

Description

I293^g44pifd〇c 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種用以清洗與乾燥基底的裝置，且 特別是有關於-種藉由將基底滲人清洗液並且之後乾燥基 底來清洗基底的裝置與方法，此基底例如是半導體晶圓與 LCD玻璃板。 【先前技術】 廣泛應用在半導體製造製程的基底清洗方法包括將基 底（例如半導體晶圓與LCD玻璃板）連續地滲入處理槽= 處理槽會裝滿清洗液，例如清洗化轉^ m夜（rin liquids) 〇 在晶圓經由上述清洗處理之後，一般接著會進行乾燥 程序來移除或乾燥在晶圓表面上的水。在已知乾燥方法 中，會提供易揮發有機化學（例如異丙基醇）的蒸汽至基 底以使得旋結與沈澱在基底表面的蒸汽移除其上的 此乾燥基底。 用以清洗與乾燥基底的裝置已揭露於韓國公開專利 1999-7018，其中兩個處理室（清洗室與乾燥室）整合為一 單一處理室（乾燥室置於清洗室之上）以致於清洗與乾燥 程序可在單一處理室中完成。 卞 清洗與乾燥裝置在固定位置上具有排放孔，其在乾燥 室的底部兩側，排放孔用以從乾燥室排出惰性氣體與易\= 發有機化學藥品。在排放孔置於乾燥室兩側上的情況下， 流動會不規則地起伏：在接近乾燥室底部時氣體流動會分 7

!29352^ 叉至每個排放孔’並且基此氣體流動在中純 弱。由於流動不規則，所以必須會花較長的時間=，較 室排出惰性氣體與易揮發有機化學藥品，並且因 乾燥 序的效率會下降。此外，乾駐的壓力會高於，燦程 力（乾燥室的壓力與清洗室的壓力是不同的）w的壓 沿著基底的表面引導強的氣體流動。 此彳艮難 【發明内容】 本發明提供一種用以清洗與乾燥基底的 ，基底清洗與乾職置包括清洗室、乾燥室、搬^明 ^供應器與排放裝置，清洗㈣以完成清洗基底呈 ^。乾燥㈣以完成乾縣底的程序，其中乾燥室是位於 先室的上方。搬移裝置用以在清洗室與乾燥室之間搬移 基底；氣體供應n置於絲室巾則以供應用於乾燥基底 的氣體。排放裝置置於清洗室與錢室之間，排放襄&用 以強制地從乾燥室排出氣體以致於氣體在乾燥室中垂直地 向下流動。 根據本發明的目的，基底清洗與乾燥裝置的排放裝置 包括排放區塊，而排放區塊包括數個排放孔在其上表面並 且數個内部通道連接至此些排放孔。 排放裝置包括具有兩個可分離排放區塊（排放區塊j

，排放區塊Π)，其為彼此對稱。排放區塊I與排放區塊II 刀別包括數個排放孔在其上表面並且數個内部通道連接至 此些排放孔。 根據本發明的再一目的，基底清洗與乾燥裝置更包括 8

I293m,〇( 促動器，其用以安置排放區塊i與排放區塊π於排放位置 或備用位置，其中當排放區塊是在排放位置時則氣體會從 乾燥室中強制地排出以致於氣體在乾燥室中向下垂直地流 動，並且當排放區塊是在備用位置時則基底會在清洗室與 乾燥室之間搬移。 在本發明的一目的中，基底清洗與乾燥裝置的促動器 包括滑動器，其用以以相反方向水平地滑動排放區塊1與 11。在此，乾燥室更包括備用室，其是在乾燥室的底部兩 側，在藉由滑動器滑動排放區塊I與排放區塊π之後，該 備用室是放置排放區塊I與排放區塊Η的地方以作為備用 位置。 ’ 哭在本發明再一目的中，促動器包括升降機與水平引導 =。升降機用以吊起或放下排放區塊1與11的第一終端， 放L!'终端是靠近乾燥室的側壁。水平引導器用以：排 排^1與11的第—終端由升降機吊起或放下的同時引導 狹小與11的第二終端作水平移動，由此在乾燥室的 焊室2内將排放區塊1與11從水平位置改變成靠近該乾 變成水^垂直位置以及從#近乾燥室㈣的垂直位置改 轉動舰塊1與π可藉由促動器 分離發明的又一目的，排放區塊1與11是置於彼此 同。、置以致於在清洗室與乾燥室巾的壓力能保持相 I2935M_。, 在本發明的一目的中，排放裝置更包括排放管、真空 泵與控制器。排放管是經過側壁連接至每個此些内部通 道。真空泵是安裝在排放管上。控制器用以控制真空泵以 便控制清洗室與乾燥室中的壓力。 本發明也提出一種基底清洗與乾燥方法，其包括：移 =晶圓至乾燥室’·將移動至乾燥室的晶圓搬移至清洗室， ^洗室是置於乾燥室的下方；在清洗室中清洗晶圓；將已 清洗的晶圓搬移至乾燥室中；以及藉由在乾燥室中供應氣 體來，燥晶圓。在此，乾燥晶圓包括：經由乾燥室的上方 供應氣體以致於氣财錢室巾向下流動以賴晶圓，並 且同步地在餘室的底部經由排放區塊〗與π強制地排出 氣體。 在乾燥晶圓步驟中，氣體是經由數個注入喷嘴供應至 此些注人喷嘴是在乾燥室的頂部；並且氣體是ς由 ，放區塊ί與π上表面的排放孔排出，在此，排放區塊！ 與π是置於晶圓的下方並且是面對此些注人喷嘴。氣體是 2排放區塊1與11從乾燥室中強制地排出以致於乾燥程 序會在大氣壓力條件下發生。 «本發明的—目的，在乾燥晶圓的步驟中是以彼此 配置排放區塊！與排放區塊π，所以在清洗室與 乾知至中的壓力可保持相同。 3本發明的再-目的，在絲晶_步驟中，乾燥 二的^可被㈣。在此_中，壓力是在錢室中所量 。並且連接排放區塊I與„的真空栗會根據所量測的壓 力來運作以致於可控制乾燥室内的壓力。 【實施方式】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 ”、、頁易隆，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝 者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動 與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍 所界定者為準。 明參照圖1與圖2,本發明的基底清洗與乾燥裝置1〇〇 包括處理室110。在處理室110中，會完成基底的清洗程 序與乾燥程序。處理室110包括清洗室112、乾燥室13〇、 搬移裝置以及排放裝置14〇，清洗程序會在清洗室112中 元成’而乾燥程序會在乾燥室130中完成，其中乾燥室13〇 是置於清洗室112上方。 清洗室112包括内容器114與外容器115,内容器114 用以裝載清洗液，而外容器115用以收集在清洗程序期間 從内容器114中溢出的清洗液。内容器114是無頂的。在 内容器114底部的兩側提供喷嘴116,其用以供應清洗液。 用以排放清洗液的排放孔是建構在内容器114底部的中 央。 清洗液的範例包括HF;HF與去離子水的混合物；氨、 H202與去離子水的混合物；HCI、H202與去離子水的混 合物；以及上述此些物質的混合物。 請參照圖3A，放置於搬移裝置120的基底船形容器 I2935§4p,doc ·' • . 122上的數個基底w會被置於清洗室112的内容器U4 内。25或50片基底可同時垂直地置於基底船形容器i22 上。基底船形容器122是藉由安裝在處理室110外部的升 降機（未繪示）來吊起或放下。從清洗液供應管1〇2提供 的清洗液會經由喷嘴116進入内容器114。從内容器U4 溢流出的清洗液會收集在外容器115中並且由此排出。在 清洗程序完成之後，排放管119會以慢或快的速率排出清 洗液以達到Malangoni效應的優勢。儘管在圖中未繪示， I 但連接至内谷為114的排放孔117的排放管119包括兩種 型式的排放管以用於快速與慢速排放。 乾燥至130在其頂部具有可移動蓋子132。氣體供應 器180會供應氮氣與乾燥氣體至乾燥室13〇。氣體供應器 180包括注入噴嘴182,氮氣與乾燥氣體會經由注入喷嘴 182注入至基底以及連接至注入噴嘴丨82的氮氣貯存器i84 與乾燥氣體貯存器186,其中基底在清洗程序後會從清洗 室112搬移至乾燥室13〇。惰性氣體與異丙基醇（is叩r〇pyl . alcohol，IPA)蒸汽會用作為乾燥氣體。 請參照圖1與圖2,排放裝置14〇是配置於乾燥室13〇 的下方（清洗室112的上方）。排放裝置14〇是用以強制 地從乾燥室中排出氮氣與乾燥氣體，所以在乾燥室13〇内 氣體會均勻地向下流動。由於氣體會藉由壓迫從乾燥室 130中移除，所以乾燥程序會在大氣壓力下完成，並且乾 燥氣體會幾乎直線向下流動至乾燥室的底部。此從基底表 面的加速蒸發可增加乾燥程序的效率。 12 I29352§4，doc 请參照圖2與圖4A，排放裝置i4〇包括排放區塊工 142a、排放區塊II 142b以及用以移動每個排放區塊的促動 器152。排放區塊I 142a與排放區塊π 142b是以彼此對稱 的方式安裝，並且可水平地滑動來彼此分離。排放區塊工 142a與排放區塊II 142b具有盒的形狀，此盒包括數個排 放孔144在其上表面，並且内部通道146會連接至外部排 放管148 (繪示於圖1 )。真空泵149會安裝在排放管148 上。真空栗149是藉由控制器15〇來控制。在乾燥室13〇 的中央（亦即基底W的中央）中排放孔144的尺寸是最大 的並且會隨著越往乾燥室130的側邊而逐漸變小。在此， 排放孔144是以槽狀來呈現，但其可以是其他形狀。 此外，排放區塊I 142a與排放區塊Π 142b包括數個排 放孔144’在排放區塊I 142a與排放區塊II 142b的兩側與 底表面。排放孔144’是用以讓乾燥室130的壓力保持與清 洗室112的壓力相同。當僅建構排放孔144在排放區塊I 142a與排放區塊II 142b的上表面並且氣體被壓迫由乾燥 室130排出時在清洗室112中的氣體會流動至乾燥室 130。藉由在排放區塊I 142a與排放區塊II 142b的兩側與 底表面加入排放孔144’可避免氣體從清洗室112回流至乾 燥室130，其中回流是由於在清洗室112與乾燥室130介 面上瞬間麼力改變所造成。 在本發明實施例中，當在清洗室112或乾燥室130中 壓力不正常改變時，則控制器150會藉由偵測壓力的改變 並基此控制真空泵149來將壓力狀態回復至正常。 13 ifdoc 排放裝置140的促動器152會安裝在乾燥室13〇的外 部。液壓圓柱元件可用於促動器152，促動器152是用以 線性地移動排放區塊I與排放區塊π。任何其他型式的元 件皆可用於線性地移動排放區塊j與排放區塊π，例如馬 達與導螺旋驅動器。 排放區塊I 142a與排放區塊π 142b可放置於排放位置 或備用位置巾。當氣難乾燥室13()排出時，排放區塊j 142a與排放區塊Π 142b會放置於排放位置中（如圖3b所 示），所以在乾燥室130中氣體會被垂直地向下流動。當 基底是在清洗室112與乾燥室130之間移動時，則排放區 塊I 142a與排放區塊π 142b會在備用位置。乾燥室包括備 用室131’其是在乾燥t 130的底部兩側。當排放區塊[與 排放區塊II藉由促動器152移動至備用室131時，備用/室 131是用作為排放區塊j 142a與排放區塊π 14沘的備用位 置。 排放區塊I 142a與排放區塊II 142b最好是以彼此分開 一段距離的方式放置（如圖4A所示）。在排放區塊丨M2a 與排放區塊II 142b具有一間隔下，在乾燥程序期間清洗室 112與乾燥室130會保持相同壓力。不用說的是清洗室ιΐ2 與乾燥室130可藉由配置排放區塊〗與排放區塊π 一起阻 塞（在排放區塊之間形成無間隔）來分開。 上述本發明的基底清洗與乾燥裝置100會從乾燥室 130的頂部供應氮氣與惰性氣體並且藉由壓迫在乾 130的底部排出氣體，所以在乾燥室中氣體流動可 14 1293¾^ 表面上均勻地形成’乾燥室的氣體排出時間也可縮短，基 此增加乾燥程序的效率。 圖5與圖6是繪示具有不同排放裝置的處理室的剖面 圖。 請參照圖5與圖6，排放裝置140,包括排放區塊j 142a、排放區塊Η 142b與用以移動排放區塊I 142a與排放 區塊II 142b的促動器170。在此，排放區塊I 142a與排放 區塊II 142b具有相同於上述的結構與功能，所以在此不再 贅述。然而，排放區塊I 142a與排放區塊Π 142b的移動執 道不同於上述的方式，以此方式實作可減少處理室11〇的 尺寸。 請參照圖5與圖6，促動器170會將排放區塊I 142a $排放區塊II 142b從水平位置移動至靠近乾燥室側壁的 成乎垂直位置以及從靠近乾燥室側壁的幾乎垂直位置移動 至水平位置。促動器170包括升降機172與水平引導器 17f。升降機172用以吊起或放下排放區塊〗與排放區塊π 的第終鈿，其中第一終端是靠近乾燥室13〇侧壁的部 刀水平引導為I76用以水平地移動排放區塊I與排放區 塊Π的第二終端，其中第=終端是離乾燥t 13G側壁較遠 =一端。當排放區塊I與排放區塊π白勺第一終端藉由升降 機172吊起或放下時，則排放區塊I與排放區塊II的第二 終端會藉由水平料器m來水平地㈣。水刊導器Μ 包括在排放區塊I與排放區塊π兩側的導引針腳㈣以及 用以水平地移動導引針腳176a的導引軌道⑽。導引軌 15

I29HC 道176b疋在乾煉室13〇的底部前端與底部後端。當液壓圓 柱的桿172a上升時，則排放區塊z與排放區塊㈣一端會 吊起，並且排放區⑴與排放區塊Η的另一端會被拖拉順 =導引針腳176a移動，最後排放區塊！與排放區塊π會以 幾乎垂直的狀態站立並且靠近乾燥室13〇的側壁。相反 地田液壓圓柱的桿172a下降時，則排放區塊〗與排放區 ，II的一端會放下，所以排放區塊！與排放區塊π的另一 端曰推順著導引執道l76b移動，並且最後排放區塊工與排 放區塊II會以水平狀態放置。 在乾燥室130的狹小空間内，促動器17〇能將放區塊 L與/排放區塊Π從水平位置改變成靠近乾燥室n〇側壁的 幾^垂直位置以及從靠近乾燥室130側壁的幾乎垂直位置 =變成水平位置。由於在此不需要備用室，所以可以移除 突出=乾燥室外側的備用室，並且可以縮小處理室的尺寸。 生、明參照圖3A、圖3B與圖7,根據本發明實施例基底 '月洗與乾爍方法包括準備步驟S110、清洗步驟§ΐ2θ與乾 燥步驟S130。 〃 >。用以準備清洗與乾燥程序的準備步驟sll〇包括開啟 乾，，130的蓋子132、放入基底w、關閉蓋子132、供 應氮氣以及供應超純水。在準備步驟S110之後是清洗步 驟S120。在清洗步驟Si2〇中，清洗液會持續地供應至基 底w並且同步地從基底w排出，流經基底w表面的清洗 液會移除基底w上的污染物（請參照3B的清洗程序）。 在元成清洗程序之後，基底W會移至乾燥室13〇，並且開 16 I2935a pif.doc =放區塊n會移動至在基底下方的排放位置（二 32)。之後’氮與乾燥氣體會透過乾燥室⑽上 ===乾燥室130中氣體會垂直地向下流 庇却（步驟4)。請參照圖3B，在乾燥室130的 中。齓與乾燥氣體會強制地透過放輯〗與排放區塊Η排 (步驟S136)。在乾燥步驟sl3〇中， 力是藉由根據在乾燥室〗3。内= —呆一二泵M9來控制。在乾燥步驟sl3〇中， =30中氣體會均句且幾乎垂直流經基底的表面，並: 逮地從乾燥室13〇中排出。 、 5本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 明：任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保, ^LiU視後附之巾請專利範圍所界定者為準。 … 【圖式簡單說明】 置的根據本發鴨例實闕繪示基底清洗與乾縣 圖2是繪示圖1處理室的透視圖。 ，是繪示在處理室中正被清洗的晶圓的剖面圖。 圖3公是綠示在處理室中正被乾燥的晶圓的剖面圖。 3 4Α是與圖4Β是緣示排放區塊1與排放區塊 放位置的剖面圖。 非 圖5與圖6是繪示具有不同排放裝置的處理室的剖面 17

I2935H 圖。 圖7是根據本發明繪示用以清洗與乾燥基底的方法的 流程圖。 【主要元件符號說明】 100 :基底清洗與乾燥裝置 102 ·清洗液供應官 110 :處理室 112 :清洗室 114 :内容器 115 :外容器 116 :喷嘴 117 :排放孔 119 :排放管 120 :搬移裝置 122 :基底船形容器 130 :乾燥室 131 :備用室 132 :蓋子 140 :排放裝置 142a :排放區塊I 142b :排放區塊II 144 ··排放孔 144’ ：排放孔 146 :内部通道 pif.doc 148 :排放管 149 ··真空泵 150 :控制器 152 :促動器 170 :促動器 172 :升降機 172a :桿 176 :水平引導器 176a :導引針腳 176b :導引軌道 180 :氣體供應器 182 :注入喷嘴 184 :氮氣貯存器 186 :乾燥氣體貯存器 W :晶圓

Claims (1)

1293584 20745pif.doc 修正日期:96年8月22日 .爲等951 Π6〇7號中文專利範圍無劃線修正本 ?(年欠月、沾修(受)正替換頁 十、申請專利範圍： 1·一種基底清洗與乾燥裝置，其包括： 一清洗室，其用以完成清洗基底的程序； 一乾燥室，其用以完成乾燥該基底的程序，其中該乾 燥室是位於該清洗室的上方； 一搬移裝置，其用以在該清洗室與該乾燥室之間搬移 該基底； 一氣體供應器，其置於該乾燥室中並用以供應用於乾 燥該基底的一氣體；以及 一排放裝置，其置於該清洗室與該乾燥室之間，該排 放裝置用以強制地從該乾燥室排出該氣體以致於該氣體在 該乾燥室中垂直地向下流動。 2·如申請專利範圍第1項所述之基底清洗與乾燥裝 置，其中该排放裝置包括一排放區塊，而多數個排放孔建 構在該排放區塊的一上表面並且多數個内部通道連接至該 些排放孔。 Χ 3·如申請專利範圍第1項所述之基底清洗與乾燥裝 置，其中該排放裝置包括一排放區塊，而多數個排放孔建 構在該排放區塊的一上表面與一底部表面並且多數個内部 通道連接至該些排放孔。 4·如申請專利範圍第丨項所述之基底清洗與乾燥裝 置，其中該排放裝置包括具有一排放區塊〗與一排放區塊 π的兩個可分離排放區塊，其為彼此對稱，其中多數個排 放孔建構在該排放區塊Ϊ與該排放區塊II的一上表面並且 20 1293584

20745pif.doc ' * 多數個内部通道連接至該些排放孔。 5·如申請專利範圍第4項所述之基底清洗與乾燥裝 置’其中多數個排放孔建構在該排放區塊I與該排放區塊 II的一底部與侧表面。 6·如申請專利範圍第4項所述之基底清洗與乾燥裝 置，更包括： 促動裔’其用以配置該排放區塊I與該排放區塊II 於一排放位置或一備用位置，其中當該排放區塊是在該排 放位置時則該氣體會從該乾燥室中經由該排放裝置強制地 排出以致於該氣體在乾燥室中向下垂直地流動，並且當該 排放區塊I與II是在該備用位置時則該基底會在該清洗室 與該乾燥室之間搬移。 7·如申請專利範圍第6項所述之基底清洗與乾燥裝 置，其中該促動器包括一滑動器，其用以以一相反方向水 平地滑動該排放區塊I與II，並且該乾燥室更包括備用室， 其建構在該乾燥室的底部兩側，在藉由該滑動器滑動該排 放區塊I與該排放區塊π之後，在該備用室中該排放區塊 I與該排放區塊II會放置於一備用位置。 8·如申請專利範圍第6項所述之基底清洗與乾燥裝 置，其中該促動器包括： 一升降機，其用以吊起或放下該排放區塊I與II的一 第一終端，其中該第一終端是靠近該乾燥室的侧壁；以及 一水平引導器，其用以在該排放區塊I與II的第一終 端由該升降機吊起或放下的同時引導該排放區塊I與II的 21 1293584 20745pif.doc -第二終端作水平移動，由此在該乾燥室的狹小空間内將 該排放區塊I與Π從—水平位置改變成#近該乾燥室側壁 的一垂直位置以及從靠近該乾燥室侧壁的該垂直位 成該水平位置。文 9·如申叫專利範圍第6項所述之基底清洗與乾燥農 置，其中該排放區塊1與11可藉由該促動器轉動該排放區 塊的一終端。 10·如申請專利範圍第6項所述之基底清洗與乾燥裝 置，其中該排放區塊I與II是放置於彼此分離的位置以致 於在該清洗室與該乾燥室中的壓力能保持相同。 11·如申請專利範圍第5項所述之基底清洗與乾燥裝 置，其中該排放裝置更包括： 、 排放管，其經過該側表面連接至每個該些内部通道； 一真空泵’其安裝在該排放管上；以及 一控制斋，其用以控制該真空泵以便控制該清洗室與 該乾燥室的壓力。 〃 12·如申請專利範圍第5項所述之基底清洗與乾燥裝 置，其中該排放孔的尺寸在該乾燥室的中央是最大並且越 往該乾燥室的外侧逐漸變小。 13·—種基底清洗與乾燥方法，其包括： 移動基底至一乾燥室； ^將移動至該乾燥室的該基底搬移至一清洗室，該清洗 至是配置於該乾燥室的下方； 在該清洗室中清洗該基底； 22 1293584 20745pif.doc 广 ’' 泠年1月修(楚)正替換頁 f已清洗的該基底搬移至該乾燥室中；以及 藉由在該乾燥室中供應一氣體來乾燥該基底，乾燥該 基底包括： 。經由該乾燥室的上方供應該氣體以致於該氣體在該乾 燥室中向下流動以乾燥該基底，並且同步地在該乾燥室中 的底部經由該排放區塊〗與Π強制地排出該氣體。 14·如申清專利範圍第13項所述之基底清洗與乾燥方 法’其中乾燦該基底包括·· 經由注入喷嘴供應該氣體至該基底，該些注入喷嘴是 建構在該乾燥室的頂部；以及 ^ 經由建構在該排放區塊I與Η的上表面的排放孔來排 出該氣體，而該排放區塊1與11是放置於該基底的下方並 且是面對該注入喷嘴。 15·如申請專利範圍第μ項所述之基底清洗與乾燥方 法’其中乾燥該基底包括經由該排放區塊I與η從該乾燥 室中強制地排出該氣體以致於乾燥程序會在大氣壓力條件 下發生。 16·如申請專利範圍第14項所述之基底清洗與乾燥方 法其中乾無该基底包括以彼此分離方式配置該排放區塊 I與該排放區塊π，其在該排放區塊I與該排放區塊π之 間形成一間隔以致於在該清洗室與該乾燥室中的壓力可保 持相同。 17·如申請專利範圍第14項所述之基底清洗與乾燥方 法’其中乾燥該基底包括控制該乾燥室的壓力，其中壓力 23 1293584 // 20745pif.doc 是在該乾燥室中所量測，並且安裝在該排放區塊I與II上 的一真空泵會根據所量測的壓力來運作以致於可如預期的 控制該乾燥室的壓力。 24