TWI377609B - Apparatus for cleaning substrate and method for cleaning substrate - Google Patents

Description

1377609 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本文中所揭示之本發明係關於一種用以處理基板的設 備及方法，且更特定言之係關於—種用以 潔基板的純及枝。 【先前技術】

如半導體記憶體装置及平板顯示裝置之電子裝置包括 -基板。該基板可爲—妙晶圓或—玻璃基板 ^ 複數個導電圖案及複數個用以使哕箄導。乂 ·"板匕括 |双1u用以便辱導電圖案絕緣之絕緣 圖案。料導電_及該等絕緣圖案係經由—系列過程， 如曝光、顯影及蝕刻過程而形成的。 該等過程包括—移除雜質粒子之過程。舉例而言，由 =戶 子可能污染該㈣案並產生有缺陷圖 移除過程係必要的。可使用化學方法或物 r=f來處理基板之表面。在-物理雜質移U 中，藉由應用物理力來移除吸附於基板上之雜質粒子。 然而，由於新近之高度整合性半導體記憶體裝置具有 Ιμιη或更小之圆案’所以基板之可容許雜質粒徑非常小。 因此，難以錢典型之基板清財法*自基板 質粒子。 【發明内容】 本發明提供一種用以清潔一基板之有效設備及方法。 本，明之實施例提供用以清潔基板的設備，該設備包 括一平臺、一清潔液體供應單元、一振盪器及至少兩個壓 5 。一基板裝載於該平臺上。該清潔液體供應單元將 π:液體供應至該基板。該振盪器將聲波傳輸至基板以 八於清潔該基板。該等壓電構件配置於振盪器之一末端部 乃上以便産生聲波。該等壓電構件彼此被間隔開。 在本發明之其他實施例中，用以清潔基板的方法包 應、至板裝載於一平臺之一上部分上；將清潔液體供 土板，以及藉由將來自至少兩個源之聲波施加至基 板來清潔該基板。 【實施方式】 將在下文參看隨_式來更詳細地描述本發明之較 :本發明可以不同形式來體現且不應理 解爲又限於本文中所陳述之實施例。相反，提供此 施例使得此揭示案將爲透徹及完整的，且將向熟習此項 技術者完整地傳達本發明之範鳴。 ' 第-圖係-說明根據本發明之—實施例之用以清潔 一基板的設備的示意性截面圖。 、 參看第®基板清潔設備包括-清潔容器1、一 平臺10、-清潔液體供應單元4〇及一振動單元1〇〇。 f 1〇安裝於清潔容11 1之底部上。-基板20置放於平 臺1〇上。平臺1〇可爲一經裝設以支撐並固定基板20之 夾盤。該夾盤可使用真空吸力或f力㈣定基板^ 臺1〇連接至一驅動單元（如馬達）。該馬達使平臺10旋 轉。因此，可使置放於平4 10上之基板20在接受清絮 的同時旋轉。 胃為 -mu有—開放之頂部分’且清潔液體供應 早凡4〇配置於清潔容器1之該開放之頂部分處。清潔液 1377609 體供應單元40與基板20間隔開一預定距離並朝向基板 20。清潔液體供應單元40可爲一噴嘴。清潔液體供應單 元40經裝配以將清潔液體持續供應至基板20。由於清 潔液體供應單元40在一清潔過程期間將清潔液體持續 供應至基板20，所以可在基板20之表面上形成一清潔 液體層30。 可將去離子水（H20)用作清潔液體以用於自基板 20移除雜質並清洗基板20。或者，可將一化學藥劑用作 清潔液體。可根據清潔條件來選擇化學藥劑。化學藥劑 之實例包括：氨水（NH4OH)、過氧化氫（H202)與去 離子水（H20)之一混合物；氫氟酸（HF)與去離子水 (H20)之一混合物；氟化銨（NH4F)、氫氟酸（HF) 與去離子水（h2o)之一混合物；以及磷酸（h3po4)與 去離子水（H20)之一混合物。可將所列舉之化學藥劑 中之一者用作清潔液體，或可混合所列舉之一些化學藥 劑以用作清潔液體，或可按順序地將所列舉之一些化學 藥劑用作清潔液體。 振動單元100包括一振盪器110及一振動産生器 120。振動産生器120使用聲波能來産生振動，且振盪器 110將一強大超音波振動施加至清潔液體層30。振動產 生器120耦接至振盪器110之一末端部分。振動産生器 120包括一用以將電能轉化爲物理振動能之壓電單元。 在一清潔過程期間，使基板20以一預定方向旋轉， 且水平移動振動單元1〇〇以使用聲波而將一強大振動施 加至清潔液體層30。施加至清潔液體層30之強大振動 使空六氣泡破裂並在雜質粒子之間産生間隙。該等正在 7 1377609 ，而利用機械能來産生聲波’且料聲波被轉移至振盈 器 110。 壓電單元150包括彼此間隔開的一第一壓電構件 151與一第二壓電構件152。該第一壓電構件i5i及 一壓電構件152以一角度而自一垂直線傾斜。第一壓 構件⑸位於第二屢電構件152之左側。第一壓電構件 ⑸接收電能以産生聲波。該等聲波在—大體上垂直於 件⑸之方向上傳播。第二歷電構件152位 处第Μ電構件151之右側。第二壓電構件152接收電 ς =生聲波。該等聲波在一大體上垂直於第二昼電構 :152,方向上傳播。下文中’將把自第一壓電構件⑸ 第一聲波，且將把自第二壓電構件152 産生之聲波稱作第二聲波。 聲波皮及第二聲波各自傳播。接著’第-2及弟一耷波在一預定位置處彼此相遇，在該預定位 ΐ二第一聲波與該第二聲波組合而形成-新的聲 波。下文中’將把該新的聲波稱作第三聲波 及第二聲波之向量和來計算第三聲波之強度⑷。 構件與壓電單元150包括-單個壓電 稱件之狀况相比，當壓電單 時，壓電單元複數個壓電構件 二可産生一強大聲波。因此，使用強* 聲波可容易地自基板移除雜質。特定言之，由於 性半導體記憶體裝置具有愈加精細的圖宰？使 移除微小雜質粒子。舉例而言，3 ΜΗζ := 曰波用來對於自1 _或更小之圖案移除雜質粒子而言° 9 1377609

可爲必要的。 然而，若超音波之頻率增加，則超音波之功率減小， 因爲超音波之振幅被減小。在此狀況下，可能難以移除 雜質粒子。然而，在當前實施例中，壓電單元15〇包括 複數個壓電構件以産生具有較高功率之高頻超音波，使 得可容易移除細微雜質粒子。 第一聲波及弟二聲波可在一預定位置處組合以便允 S午第二聲波直接傳播至基板20或清潔液體層3〇。下文 中，將把苐一聲波及苐二聲波彼此組合之位置稱作一組 合位置（p)。舉例而言，該組合位置（p)可位於振盪器 110之表面上。在此狀況下，可使用振盪器11〇之長度來 «十r苐一聲波及弟一聲波至組合位置（p )之傳播距離。 因此，可基於所計算之第一聲波及第二聲波的傳播距離 來調整第一壓電構件151與第二壓電構件152之配w 便允許第一聲波及第二聲波在組合位置（p)處相長干 涉。在此狀況下，可最大化第三聲波之能量，且因此可 更有效地清潔基板20。 第三A圖及第三B圖說明了根據本發明之實施例的 第一圖之振動産生器120之兩個壓電構件151與152的 例示性對稱配置。 參看第三A圖，第一壓電構件151配置於左側並以 一第一角度Θ!而自一虛垂直中心線傾斜。第二壓電構件 152配置於右側並以一第一角度θι而自該虛垂直中心線 傾斜。第一壓電構件151及第二壓電構件152具有相同 厚度（t)。 第一壓電構件151及第二壓電構件152之厚度（t) 10 f严電構件151及該第二壓電構件152産生之 第一壓電構件151及第二壓電構件152 頻;:反比:、】：等産生之聲波的 件152具有 電構件⑸及第二壓電構 第-it雷门度（）時，該第一壓電構件151及該 第-[電構件152產生具有相同頻率之聲波。 首Φ自、電構件151産生之第—聲波在—位於虛垂 生之二、蓉t組合位置（Ρ)處與自第二壓電構件152産 μΪ第 合。由於H電構件151與第二壓電 ;同之第一距離dl而到達組合位置(Ρ)。接 P、/波與第二聲波在組合位置（P)處彼此組合。 ^ 速率（V)、波長⑴及頻率⑴具有如下 速率波長（λ) χ頻率⑺…（方程式J) 中以=二波在_110 (固態媒體) 望一藤二 具有相同頻率，所以根據方程式1， 且古士 ^第—聲波可具有相同波長。因此，由於容許 離dl=t第;声tr第二聲波傳播嫩 、、口 所以第一聲波及第二簦油·άΓ i日真工、本 而形成第三聲波。 ¥-卓波7相長干涉 152 广圖’第一壓電構件151及第二壓電構件 ,';工貝1及右側並以一第二角度θ2而自一虛垂直 中心線傾斜。該第：角度θ2大於第m。在 中二除第二角度θ2大於第一角度之外，以盥第： Α圖之貫施例中之方式相同的方式來配置第一壓電二; 1377609 151及弟二璧電構件η) 壓電構件151及第二壓電實施例中，第一 具有相同頻率之第-聲波及第二声】波有相同厚度且産生 第聲波及第二聲波在—垂— 及第二壓電構件152之方向上傳播一第-[=冓牛= 著，第一聲波與第二聲波右 弟一距離d2。接 萨由第一聲,皮盥菌合位置（P)處彼此組合。 ί ί r 由於第二角度〜大於第-角度θ1， 所以第一距離a亦大於第一距離山。 又 波至二二圖,第：B圖中所示’第-聲波及第二聲 第二壓電構件152之傾斜角度而改變。第==及 距離大體上對應於振盈器no之長度上 ，α電構件151及第二m電構件15 角^ 係根據«n 11G之長度來調整的。舉例而言， 第一壓電構件151及第二漫電構件152 =虛垂直中心線之傾斜角度可較大。亦即，第— 1=第自:_牛152之傾斜角度可根據振盈謂 之長度而自約〇。變化至約9〇。。 第四A圖及第_圖說明了根據本發明之實施例的 第一圖之振動產生器120之兩個壓電構件151及 例示性不對稱配置。 參看第四A圖，第一壓電構件151具有一第一厚度 ti。第一壓電構件151配置於左側並以第一角度 一虛垂直中心線傾斜。第二壓電構件152具有一 ^二厚 度h。第二壓電構件152配置於右側並以一第二角产$ 12 1377609 而自虛垂直中心線傾斜。第—屋疮 且第一角度Θ〗小於第二角度θ2。 弟一厗度k， 第一壓電構件151産生第一聲波， 152産生第二聲波。該第-聲波與該第二尸c件 f垂；中心線上之組合位置(P)處彼此:t 弟三聲波。第一聲波傳播第一错此産生 (妙且第二聲波傳播第二距離二遠而^ *於第二角度_ 一角度 於第一距離山。 弟一距離屯亦大 如上文所解釋，當一壓電構件 :電構件産生之聲波的頻率減小。因此,自曰第二厚電： 牛⑸産生之第一聲波的頻率高於自第; f生之第二聲波的頻率。由於第-聲波及第二聲波且有 ^速度（亦即’聲速），所以根據方程式聲波^ 波長短於第二聲波之波長。亦即，具有一較】波 一聲波傳播相對短於第- 一相胁具、出且: 2第一距離山，且具有 第之弟二聲波傳播相對長於第-距離山之 第一距離d!中所包括之第-聲波之 等於第二距離屯中所包 聲r第-聲波與第二聲波之相長干= 一壓電構件151及第二壓電構件152之厚 之二声2但第一壓電構件151及第二壓電構件】52 第I::听因於加工誤差而稍不同。結果’第-聲波及 電；件St可=同。在此狀況下，可調整第一屢 及弟一£電構件152之定向以使第一聲波與 13 1377609 之第三聲 聲波相長干涉以便產生-具有最大強度 =四B圖，第一聲波與第二聲波在一位於一虛 3令;':之左侧的組合位置(P)處彼此組合。在此狀 大差显^聲波與第二聲波之傳播距離之間存在一較 如第四B圖中所示，由於第二聲波所傳 長於第一聲波所傳播之距離，所以藉由使 弟一[電構件152之厚度大於第-壓電構件151之厚产 而將第二聲波之波長調整爲長於第一聲波之波長。又 可將第四B圖之實施例應用至如第一 Ϊ = 板2〇形成一斜角之狀況。在第-圖之狀‘ 及第-11G之—末端（在該末端處産生第一聲波 第：波上以一斜角而自一水準線傾斜，且使振盪器 110之另-末端（第-聲波與第二聲波在該另—末端處 合）平行於該水準線。換言之，咖110之兩 ❿ 個末&係不對稱的。因此，將第一聲波及第二聲波之傳 播距離設定爲不同。 若傳播距離差異（d2_d】）較大（如第_圖中所示）， 則可根據該傳播距離差異（d 2 _ d i)而將第—麗電構件⑸ 電構件152之厚度或斜角設定爲不同以便容許 t聲波及Μ二聲波在纽合位置（p)處相長干涉。然而， 在傳播距離差異（w)很小或]1〇被配置於-垂直於基板20之方向上的狀況下，第三Α圖或第三β 圖中所示之實施例可爲合適的。 — 、第五圖說明了根據本發明之一實施例之例示性狀 況’其中第一圖之振動產生器12〇包括三個麗電構件。 14 //009 參看第五圖，一愿電單元15。包括 第4Γ』if電構件153分別産生第-聲波至 相二1;2件151至㈣電構件153具有 聲波至第三聲波具有相同波長。第- ^構件151及第二壓電構件152關於第三壓電構件153 而對稱設置。第一磬，、古5筮—a & 电稱仵153 一組人位署f 第二聲波傳播相同距離而到達 因壯口 γ Ρ)接者第一聲波至第三聲波彼此組合。 強大聲：m皮至第三聲波之相長干涉而產生-/ P使用该強大聲波來有效地清潔基板20。 對稱=置==至第三壓電構…不 波係必要的；。另外，若-更強大之聲 ^ 幻了使用四個或四個以上之壓電構件。 其說G二圖么第六B圖係根據本發明之實施例之圖， . 裝於第一圖之振動產生器120中的一壓電單 ^ 及第一電極130與第二電極140的例示性堆疊結 第Γ A圖’說明了壓電單元15G，及第一電極 苐二電極140。麗電單幻5〇包括一第一塵電構件 二壓電構件1526第一電極130包括左電極 ”右電極132’且第二電極14〇包括左電極141與右 電極142。第一壓電構件151配置於左電極ΐ3ι與左 ^ 141之間。第二壓電構件152配置於右電極132與右 收=142之間。第一電極130與第二電極14〇充當用以 ==至第一壓電構件151及第二壓電構件152之 =°。配置於第一電極130與第二電極140之間 15 1377609 的壓電單元150接收電能。接著，壓電單元150基於壓 電效應而使用該電能來産生聲波。在當前實施例中，複 數個第一電極130及複數個第二電極140提供用於第一 壓電構件151及第二壓電構件152。在此狀況下，左電 極131與141及右電極132與142可根據第一壓電構件 151及第二壓電構件152之物理特性來接收不同電能。 參看第六B圖，說明了一壓電單元150,及第一電 極130與第二電極140。壓電單元150包括一第一壓電 構件151及一壓電構件152。第一電極130及第二電極 140用於壓電構件151及152兩者。在此狀況下，可將 相同電能供應至第一壓電構件151及第二壓電構件 152。當前實施例之結構可適合於第一壓電構件151及第 二壓電構件152幾乎水平配置之狀況。 已根據本發明之例示性實施例而描述了基板清潔設 備。下文中，將根據本發明之一實施例來簡單描述一種 用以基於基板清潔設備之操作原理來清潔基板的方法。 現將基於假設使用第一圖之基板清潔設備執行基板清潔 方法來描述該基板清潔方法。因此，將在以下描述中針 對相同元件而使用第一圖中所使用之參考數位。然而， 該基板清潔方法並不限於第一圖之基板清潔設備。亦 即，可將該基板清潔方法應用於其他基板清潔設備。 第七圖係一說明根據本發明之一實施例之清潔基板 的方法的流程圖。 參看第七圖，在操作S10中，將一基板20傳送至清 潔容器1並將其裝載於平臺10上。在操作S20中，將一 清潔液體自清潔液體供應單元40供應至基板20。在操 16 1377609 基板2。超日波施加至基板2G以用於清潔 聲:之二=錯由組合至少兩個產生自至少兩個 量:因〜：生的組ί聲波。該組合聲波具有足夠能 产吐舄μ且5聲波係藉由至少兩個聲波之相長干涉而 、:微雜質:i:使用該組合聲波可輕易地自基板2。移除

雷接ί波的聲源絲電構件。恰當地配置及安裝該等廛 電構=使得自該特電構件產生之聲波可相長干涉。舉 =。’當§：電構件具有相同形狀時，自該等壓電構件 =生之聲波可傳射目同距離。接著，該等聲波可相長 或者，當該㈣電構件具有不同厚度時，自該等 =構件產生之聲波可傳播不同距離且接著可相長干 涉0 根據本發明，可藉由將一強大聲波施加至基板來更 有效地清潔基板。 如上文所描述，根據本發明之實施例，可有效地自 基板移除雜質，且因此可改良基板清潔效率。上文所揭 不之標的物將被認爲具有說明性而非具有約束性，且附 加之申請專利範圍所欲涵蓋在本發明之真實精神及範疇 内的所有此等修改、增進及其他實施例。因此，就由法 律，許之最大範圍而言，本發明之範疇將由以下申請專 利範圍及其均等範疇之最廣泛可允許解釋來判定，而不 應由以上詳細描述來約束或限制。 【圖式簡單說明】 隨附諸圖被包括以提供本發明之進一步理解，且被倂 入此說明書中並構成此說明書之一部分。該等圖式說明了 17 1377609 本發明之例示性實施例且與該描述一起用以解釋本發明之 原理。在諸圖中： 第一圖係一說明根據本發明之一實施例之用以清潔基 板的設備的不意性截面圖， 第二圖說明了根據本發明之一實施例之振動産生程 式，其使用兩個配置於第一圖之基板清潔設備之一振動産 生器中的壓電構件； 第三A圖及第三B圖說明了根據本發明之實施例之兩 個壓電構件的例示性對稱配置，該等壓電構件配置於第一 圖之基板清潔設備的振動産生器中； 第四A圖及第四B圖說明了根據本發明之實施例之兩 個壓電構件的例示性不對稱配置，該等壓電構件配置於第 一圖之基板清潔設備的振動産生器中； 第五圖說明了根據本發明之一實施例之例示性狀況， 其中第一圖之基板清潔設備之振動産生器包括三個壓電構 件； 第六A圖及第六B圖說明了根據本發明之實施例之壓 電構件與電極的堆疊結構，該等壓電構件及電極被安裝於 第一圖中所說明之基板清潔設備的振動産生器中；以及 第七圖係一說明根據本發明之一實施例之清潔基板的 方法的流程圖。 【主要元件符號說明】 1清潔容器 10平臺 20基板 18 1377609 30清潔液體層 ' 40清潔液體供應單元 100振動單元 110振盪器 120振動産生器 130第一電極 131左電極 132右電極 140第二電極 琴 141左電極 142右電極 150壓電單元 151第一壓電構件 152第二壓電構件 153第三壓電構件 c第三聲波之強度 山第一距離 Φ d2第一距離 p組合位置 t厚度 q第一厚度 t2第二厚度 Θ!第一角度 θ2第二角度 19

Claims (1)

1377609 __ 101年4月9日修正替換頁 十、申請專利範圍： /"年^月P日修正本 1、 一種用以清潔基板的設備，其包含： - 一平臺，一基板裝載於該平臺上； v —清潔液體供應單元，其將清潔液體供應至該基板； 一振盪器，其將聲波傳輸至該基板以用於清潔該基 板；以及 至少兩個壓電構件，其以一預定距離彼此隔開而配 置於該振盪器之一末端部分上，以便產生該等聲波； 彼此面對之電極，其中該等壓電構件配置於該等電 極之間；以及 一振動產生器，該等壓電構件及該等電極配置於該 振動產生器中，該振動產生器耦接至該振盪器之該末端 部分。 2、 如申請專利範圍第1項所述的設備，其中該等壓 電構件分別產生該等聲波，且該等聲波在該振盪器之一 鄰近於該基板的表面處彼此相長干涉。 3、 一種用以清潔基板的設備，其包含： 一平臺，一基板裝載於該平臺上； 一清潔液體供應單元，其將清潔液體供應至該基板； 一振盪器，其將聲波傳輸至該基板以用於清潔該基 板；以及 至少兩個壓電構件，其以一預定距離彼此隔開而配 置於該振盪器之一末端部分上，以便產生該等聲波； 其中該等壓電構件包含彼此間隔開之第一壓電構件 及第二壓電構件； 20 彼此面對之第一電極 — 該等第-電極之間，· ，/、中該第一壓電構件配置於 彼此面對之第二電極，苴 該等第二電極之間；以及”中^第一奚笔構件配置於 振動產生器，該第一壓雷播 — 及該等第-電極騎等構U弟二壓電構件 中，該振動產峰哭配置於該振動產生器 。。福接至該振盪器之該末端部分。 壓带槿杜如申請專利範圍第3項所述的設備，盆中兮第 [包構件及該第二壓電構件具有相同形狀。玄弟— 器二：專Τ第4項所述的設備，其中該㈣ 構件關於二：二該第一壓電構件及該第二壓電 度方向平行的虚二二’心且與該振盪器之-長 愿電==利H5項所料設備，其中該第一 盡器之-長度二 =與該虛線之間的角度與_ 壓電:件如::*第專利二:第广述的設備’射該第- 次。亥弟一壓電構件具有不同厚度。 器之圍第7項所述的設備，其中該振盡 構件關於壓電構件及該第二麗電 度方向平行的虛心不對稱:置 9、一種用以清潔基板的方法，其包含： 將基板裝載於一平臺之一上部分上； 將一清潔液體供應至該基板；以及 21 1377609 ^年4 日修正替換頁 將來自至少兩個來源之聲波絲至該基板 潔該基板； 於巧 其中該等聲波係分別自至少兩個互相間隔之壓 件而產生’且該等聲波經由-輕接至該等壓電 : 盪器而被傳輸至該基板； 、 彼此面對之電極，其中該等壓電構件配置 極之間；以及 'μ寻電 振動產生器，該等壓電構件及該等電極配置^ =產生器，，該振動產生器耗接至軸之該末: 10、如t請專制圍第9項所述的方法， ^皮在該振盪11之—鄰近於該基板的表面處彼此相ϋ 如申請料旧圍第9項職的方法，其中今等 3電構件具有相同形狀，且該等聲波傳播相同距：= 涉。σ。表面且在該振i器之該表面處彼此干 12、如申請專利範圍第9項所述的方法， 壓電構件具有不同厚度，且該等聲波：二：：该專 涉。t之-表面且在該振盪器之該表面處彼此干 22