TWI626506B - 非接觸式光罩／晶圓潔淨裝置 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，其係於一機體上設有一供承載光罩/晶圓之載台模組，且機體內設有一高壓產生模組及一真空鼓風模組，又機體上設有至少一與載台模組相對位移之清潔頭，該清潔頭對應至少一連通真空鼓風模組之真空腔，該清潔頭具有一連通高壓氣體產生模組之壓力腔，且該清潔頭設有至少一空氣振盪波產生器，藉此，能利用噴出之高壓氣體中具有高頻空氣振盪波的設計破壞微塵的境界層，使微塵與光罩/晶圓表面剝離，再透過真空方式於微塵被高頻空氣震盪波分離後抽離，由於採用非接觸式清潔方式，不致造成刮傷或二次污染，且能有效提升清潔效果。

Description

非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置

本發明係隸屬一種光罩/晶圓之潔淨技術，具體而言係一種利用共振原理使微塵剝離表面之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，藉以能在不損傷光罩/晶圓表面、且不造成二次污染下，能快速、且有效的提升清潔效果。

按，在半導體的製程中，微影(Photolithography)與蝕刻製程(Etching Process)是用來完成晶圓表面的圖案製作，其中用以供微影製程使用的光罩(Mask)具有不可或缺的關鍵地位。光罩係一繪有特定圖案之透光玻璃片，其中包含一具圖形(Pattern)之圖案區，供利用一光源，將圖案區上的圖形轉移至晶圓上的光阻，再經過蝕刻製程於晶圓表面完成圖案。

因此影響晶圓良率中最重要的因素其中一項即為光罩是否有遭受到汙染，若光罩上出現微塵粒子，會使得受汙染之光罩用於半導體微影製程時，會於晶圓上產生相對應的缺陷(Defect)，是以，為了保持光罩之清潔，一般會於光罩上設置有護膜(Pellicle)，以防止微塵粒子沾附在光罩上，而護膜為透過框架支撐而與光罩保持一距離，使落在光罩上之微塵粒子收集在護膜上，微影製程因護膜產生相當程度成像失真，使得該微塵粒子不至影響原本微影製程。

傳統光罩/晶圓清洗方法，係藉由人工方式針對光罩/晶圓之表面作一潔淨處理。清潔人員將該光罩/晶圓穩固的置放於一架體上，並藉由一清洗液(例如：丙酮、乙醇及去離子水等)沖洗該光罩/晶圓表面，同時以一刷具刷除該光罩/晶圓表面之顆粒物質；接著，再次以該清洗液沖洗該光罩/晶圓之表面，如此重複數次上述清潔步驟後再對該光罩/晶圓進行乾燥，藉此，可去除光罩表面之雜質或殘餘物，進而確保光罩/晶圓表面之潔淨度。

但上述習用光罩/晶圓之清洗方法具有如清潔人員於清洗該光罩/晶圓時需長時間暴露於該清洗液之工作環境下，極易因吸入或直接接觸該化學物質，而影響該清潔人員之身體健康之缺點。為了解決前述的問題，近年來業界開發有多種自動化的光罩/晶圓清洗設備，但其仍需使用大量有機溶劑製成的清洗液，雖然減少人員的接觸量，但其一樣存在清洗液管理與汙染的問題，且其清洗時因係沖洗為主，一樣不易有效清潔光罩表面；再者，由於現有的清洗設備係以清潔劑進行接觸式清洗，其容易刮傷及磨損光罩/晶圓的表面，同時微塵也會剝落於清潔劑中，而再次發生附著的現象，雖然清洗設備會以潔淨氣體或乾布等方式進行乾燥的動作，但其容易產生水痕、又或織線附著等問題，而形成二次污染。再者清洗設備需設備清潔劑回收系統、以及乾燥等附加設備，無形間即提高了清洗設備的成本，也增加其維護、維修的難度。同時由於其所佔體積較大，而需要專屬的場所，無法附加於光罩/晶圓檢測設備或光罩儲存設備上，使空間運用上受到相當的限制，造成光罩/晶圓清潔上極大 的困擾與不便，如何解決前述問題，係業界的重要課題。

有鑑於此，本發明乃針對現有光罩的清洗方式所面臨之問題深入探討，並藉由本發明人多年從事相關產業的研發經驗，經長期努力的研究與試作，終於成功開發一種非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，藉以克服現有接觸式清洗所造成的不便與困擾。

因此，本發明之主要目的係在提供一種不致造成刮傷或二次污染之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，藉以能利用共振原理使微塵剝離光罩/晶圓表面，供迅速、且有效的進行表面清潔，從而提高後續製程的效率與良率。

又，本發明之次一主要目的在於提供一低成本之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，其無需使用到如習式者之清潔劑回收或乾燥等附加設備，不僅可降低整體的建制置成本，且減少不必要的維護、維修。

再者，本發明之另一主要目的在於提供一種空間使用靈活之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，其不僅結構較為簡單，且所佔空間體積小，可供附加於檢測設備或儲存設備上，整體應用更為靈活。

為此，本發明主要係透過下列的技術手段，來具體實現上述的各項目的與效能，其至少包含有：一機體；一載台模組，其係設於機體上，供承載一待清潔之光罩；至少一超音波清潔模組，其係設於機體上，該等超 音波清潔模組與該載台模組上待清潔光罩之表面可相對位移，該超音波清潔模組包含有一對應待清潔光罩表面之清潔頭、一高壓產生模組與一真空鼓風模組，該清潔頭具有一連通高壓氣體產生模組之壓力腔，且該清潔頭對應至少一連通真空鼓風模組之真空腔，再者該清潔頭具有一對應光罩表面之工作表面，該工作表面與前述載台模組上之作業光罩的表面間距為0.1mm~3.5mm，該工作表面上具有至少一連接真空腔之吸入槽孔，而該吸入槽孔之寬度為0.8mm~8mm，另該清潔頭於工作表面上具有至少一連接壓力腔、且設於該等吸入槽孔所圍範圍內之噴射槽孔，又該噴射槽孔之寬度為0.5mm~5mm。

藉此，透過前述技術手段的具體實現，使本發明之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置係利用超音波清潔模組的設計，供能透過產生高頻空氣震盪來破壞境界層、且分離微小粉塵，再藉由真空方式於粉塵被高頻空氣震盪分離後抽離，由於整個清潔過程係採用非接觸式清潔方式，因此不會發生刮傷光罩/晶圓表面或二次污染光罩/晶圓之虞，且降低處理成本之功效，故可大幅增進其實用性，而能增加其附加價值，並能提高其經濟效益。

為使 貴審查委員能進一步了解本發明的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本發明之若干較佳實施例，並配合圖式詳細說明如后，供讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。

(10)‧‧‧機體

(11)‧‧‧工作台面

(12)‧‧‧滑軌組

(121)‧‧‧伺服馬達

(122)‧‧‧軌道座

(123)‧‧‧導螺桿

(125)‧‧‧螺套座

(15)‧‧‧立架

(20)‧‧‧超音波清潔模組

(21)‧‧‧高壓產生模組

(22)‧‧‧過濾件

(23)‧‧‧真空鼓風模組

(24)‧‧‧過濾件

(25)‧‧‧清潔頭

(251)‧‧‧壓力腔

(252)‧‧‧真空腔

(255)‧‧‧工作表面

(256)‧‧‧噴射槽孔

(257)‧‧‧吸入槽孔

(28)‧‧‧空氣振盪波產生器

(30)‧‧‧載台模組

(31)‧‧‧升降機構

(32)‧‧‧基板

(33)‧‧‧座體

(330)‧‧‧斜導面

(34)‧‧‧導引件

(35)‧‧‧承體

(350)‧‧‧斜導面

(36)‧‧‧導引件

(37)‧‧‧立板

(38)‧‧‧導引件

(39)‧‧‧驅動件

(40)‧‧‧定位機構

(42)‧‧‧固定件

(45)‧‧‧推壓件

(48)‧‧‧抵柱

(49)‧‧‧高度檢測元件

(80)‧‧‧光罩

第1圖：係應用本發明非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置之外觀示意圖。

第2圖：本發明非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置的架構示意圖，供說明超音波清潔模組之相對關係。

第3圖：本發明非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置中超音波清潔模組之清潔頭的立體外觀示意圖。

第4圖：本發明非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置中超音波清潔模組之清潔頭的端視剖面示意圖。

第5圖：本發明非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置中載台模組的立體外觀示意圖。

第6圖：本發明非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置於實際使用時之端視剖面示意圖。

第7圖：本發明非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置於實際使用時之俯視動作示意圖。

本發明係一種非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，隨附圖例示本發明之具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底部、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本發明，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本發明之申請專利範圍內，根據本發明之具體實施例的設計與需求而進行變化。

而本發明係一種供清潔表面之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，以光罩為例，如第1、2圖所顯示者，其係於一機體(10)上設有至少一超音波清潔模組(20)及一可相對超音波清潔模組(20)線性位移之載台模組(30)，其中該超音波清潔模 組(20)可以非接觸方式清潔光罩(80)之表面，而載台模組(30)可供承載光罩(80)；而所述之機體(10)可以是利用金屬管、板所構成之結構體，如第1圖所示，該機體(10)具有一工作台面(11)，供透過一滑軌組(12)安裝該載台模組(30)，而該滑軌組(12)包含一伺服馬達(121)及一軌道座(122)，且軌道座(122)內具有一連接伺服馬達(121)之導螺桿(123)，該導螺桿(123)上並螺設有至少一固設於載台模組(30)底面之螺套座(125)，供透過伺服馬達(121)可驅動導螺桿(123)旋轉，且透過螺套座(125)同步帶動載台模組(30)線性位移，又機體(10)於工作台面(11)上方設有一立架(15)，用以供該超音波清潔模組(20)組裝，且該機體(10)亦可以是其他設備之機體，例如光罩檢查設備、光罩儲存設備等；又如第2圖所示，所述之超音波清潔模組(20)包含有一設於機體(10)立架(15)之清潔頭(25)及係於機體(10)內設有一高壓產生模組(21)與一真空鼓風模組(23)，且該高壓產生模組(21)可以產生15~25kPa之空氣壓力，而該真空鼓風模組(23)可以產生0.5~3.0kPa之真空吸力，其中高壓產生模組(21)與真空鼓風模組(23)於管路中內分別具有一過濾件(22、24)，供過濾空氣中之微塵，而清潔頭(25)則係如第3、4圖所示，該清潔頭具有一連通高壓氣體產生模組(21)之壓力腔(251)，且該清潔頭(25)對應至少一連通真空鼓風模組(23)之真空腔(252)，再者該清潔頭(25)具有一對應光罩(80)表面之工作表面(255)，且該工作表面(255)與作業中之光罩(80) 表面的間距為0.1mm~3.5mm，又該工作表面(255)上具有至少一連接真空腔(252)之吸入槽孔(257)，而該吸入槽孔(257)之寬度為0.8mm~8mm，另該清潔頭(25)於工作表面(255)上具有至少一連接壓力腔(251)、且設於該等吸入槽孔(257)所圍範圍內之噴射槽孔(256)，該噴射槽孔(256)之寬度為0.5mm~5mm，再者該清潔頭(25)於壓力腔(251)鄰近噴射槽孔(256)處兩側分設有至少一空氣振盪波產生器(28)，供產生超音波之振盪波，以利用高壓氣體及超音波所生成之高壓振盪風刀破壞境界層(BOUNDARY LAYER)，進而剝離光罩(80)表面之微小粉塵； 另，所述之載台模組(30)係設於機體(10)之滑軌組(12)上，供選擇性承載光罩(80)相對超音波清潔模組(20)位移，該載台模組(30)可以是夾持光罩/晶圓之機械手臂、垂直升降之工作載台、又或利用斜面升降之工作載台等設備或結構，以第5圖為例，其係一種利用斜面升降之載台模組(30)，該載台模組(30)具有一可帶動光罩(80)上、下位移之升降機構(31)，且載台模組(30)另具有一可供光罩(80)迅速定位於檢測位置之定位機構(40)，其中升降機構(31)具有一可設於機體(10)滑軌組(12)之基板(32)，且基板(32)上滑設有一具斜導面(330)之座體(33)，該座體(33)與基板(32)相對表面間設有一包含導軌與導座之導引件(34)，使座體(33)可相對基板(32)線性位移，又座體(33)之斜導面(330)上滑設有一具相對斜導面(350)之承體(35)，再者座體(33)與承體(35)之相對斜導面(330、350)間設有一包含導軌與導座 之導引件(36)，另基板(32)於承體(35)異於座體(33)一端固設有一立板(37)，該立板(37)與承體(35)端面間設有一包含導軌與導座之立狀導引件(38)，使承體(35)僅能上下位移，再者基板(32)於座體(33)異於承體(35)的一端設有一包含伺服馬達及導螺桿之驅動件(39)，供作動座體(33)相對承體(35)前、後位移，且令承體(35)可利用斜導面(330、350)沿立板(37)導引件(38)產生升降作用；至於定位機構(40)係鎖設於升降機構(31)頂面，且於對應光罩(80)之角落分設有一固定件(42)，使該光罩(80)可水平置放於定位機構(40)上，另定位機構(40)於對應光罩(80)各邊緣處分設有一供選擇性貼抵光罩(80)邊緣之推壓件(45)，該等推壓件(45)上分設有一至少兩同一軸線之抵柱(48)，供選擇性貼抵光罩(80)，用以當所有推壓件(45)同步內收時，可利用各該推壓件(45)之抵柱(48)同步推壓光罩(80)，使不同光罩(80)均能定位於同一檢測位置，提高檢出的精準度，再者該定位機構(40)上設有至少一可檢知光罩(80)厚度之高度檢測元件(49)，該高度檢測元件(49)並與前述升降機構(41)之驅動件(49)形成電氣連接，供配合光罩(80)厚度調節升降機構(30)之頂升高度；藉此，可利用超音波清潔模組(20)之清潔頭(25)可產生高壓振盪風刀來破壞微塵之境界層，進而剝離光罩(80)表面之微小粉塵，供組構成一能迅速、且有效清潔之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置者。

而本發明於進行光罩(90)之清潔作業時，則係如 第1、2、6及7圖所示，其係令光罩(80)置於載台模組(30)之定位機構(40)固定件(42)上【如第5圖所示】，並利用推壓件(45)之收回抵柱(48)，使光罩(80)可平置定位於載台模組(30)的同一位置，且定位機構(40)上的高度檢測元件(49)可同步檢知光罩(80)之厚度，並透過升降機構(31)之驅動件(39)將光罩(80)頂升至對應的超音波清潔模組(20)清潔頭(25)可有效清潔的高度【如第5圖所示】，並開啟載台模組(30)，使載台模組(30)可承載光罩(80)相對超音波清潔模組(20)進給；同時啟動超音波清潔模組(20)之高壓產生模組(21)與真空鼓風模組(23)，令清潔頭(25)利用壓力腔(251)之空氣振盪波產生器(28)生超音波之振盪波，且將高壓之氣體由噴射槽孔(256)噴向光罩(80)表面【如第6圖所示】，由於該高壓氣體中含有超音波，因此可利用其高壓振盪風刀破壞微塵與光罩(80)表面間的境界層，進而剝離光罩(80)表面之微小粉塵，且透過清潔頭(25)連接真空腔(252)之吸入槽孔(257)，以利用真空鼓風模組(23)將微塵即時吸走，更甚者，由於吸入槽孔(257)環繞於噴射槽孔(256)外圍【如第7圖所示】，可有效避免發生揚塵的現象，確保光罩(80)清潔的效果。

經由上述的說明，本發明利用超音波清潔模組(20)之設計，而能透過產生高頻空氣震盪來破壞境界層、且分離微小粉塵，再藉由真空方式於粉塵被高頻空氣震盪分離後抽離，由於整個清潔過程係採用非接觸式清潔方式，因此不會發生刮傷光罩(80)/晶圓表面或二次污染光罩(80)之虞，同時整體維護成 本低，整個系統除定期更換濾材外，無需額外維護費用，故可大幅增進其實用性。

綜上所述，可以理解到本發明為一創意極佳之發明，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本發明已符合發明專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出發明專利之申請。

Claims (4)

1. 一種非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，其至少包含有：一機體；一載台模組，其係設於機體上，供承載一待清潔之光罩/晶圓；至少一超音波清潔模組，其係設於機體上，各該超音波清潔模組與該載台模組上待清潔光罩/晶圓之表面可相對位移，該超音波清潔模組包含有一對應待清潔光罩/晶圓表面之清潔頭、一高壓產生模組與一真空鼓風模組，該清潔頭具有一連通高壓氣體產生模組之壓力腔，且該清潔頭對應至少一連通真空鼓風模組之真空腔，再者該清潔頭具有一對應光罩/晶圓表面之工作表面，該工作表面上具有至少一連接真空腔之吸入槽孔，另該清潔頭於工作表面上具有至少一連接壓力腔、且設於各該吸入槽孔所圍範圍內之噴射槽孔，再者該清潔頭之工作表面與前述載台模組上之作業光罩/晶圓的表面間距為0.1mm~3.5mm，而該吸入槽孔之寬度為0.8mm~8mm，又該噴射槽孔之寬度為0.5mm~5mm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，其中該清潔頭於壓力腔鄰近噴射槽孔處兩側分設有至少一空氣振盪波產生器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，其中該機體具有一工作台面，該工作台面可透過一滑軌組安裝該載台模組，且機體於工作台面上設有一立架，用以供該超音波清潔模組安裝，使載台模組相對超音波清潔模組線性位移。
4. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式光罩/晶圓潔淨裝置，其中該超音波清潔模組之高壓產生模組與真空鼓風模組於管路中內分別具有一過濾件，供過濾空氣中之微塵。