CN1796008B - 基板处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基板处理装置，其包括：装载部，用于装载形成有物质膜的基板；干冰供给部，供给干冰粒子或二氧化碳；喷射处理部，包括一个以上的喷管，向上述基板上喷射由上述干冰供给部所提供的干冰粒子，或将二氧化碳固化后喷射到基板上，以对物质膜进行初步表面处理；表面处理部，对上述经过初步表面处理的物质膜进行选择性的去除。本发明使用不留残屑的干冰粒子，对物质膜进行改质或部分去除，并通过清洗或蚀刻等表面处理，去除经改质的物质膜，以此可缩短物质膜去除所需工时。

Description

基板处理装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及到基板处理装置及其处理方法，尤其是对去除对象的物质膜进行改质，然后通过清洗或蚀刻，能很容易地去除经过改质的物质膜的基板处理装置及其处理方法。

背景技术

一般，LCD(液晶显示器)作为基板的一种，其包括：基板区域，其包括薄膜晶体管以及透明电极；液晶区域，位于基板区域上并进行偏光；滤色板区域，位于液晶区域上并决定色彩。

制造上述LCD的过程中，反复进行薄膜的真空涂膜(vacuumevaporation)和形成图样(Pattern)。在真空涂膜或图样形成过程中，如果薄膜出现异常，不是将其废弃，而是进行再加工(Rework)。

现有的再加工过程是，使用湿式清洗设备或干式清洗设备，对滤色板(Color filter)，聚酰亚胺(Polyimide)等的不良薄膜，进行选择性的去除(Strip)，再进行真空涂膜。

这时，用于去除的化学药剂主要是氢氧化钾(KOH)。

上述聚酰亚胺对化学药品具有很强的耐腐蚀性，为了对不良薄膜进行彻底去除，需要相当的时间。

另外，湿式清洗设备体积大，而且因操作过程中大量使用有毒化学物质，对操作人员健康非常有害。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，其目的在于，提供一种可快速方便地进行物质膜的去除的基板处理装置及其处理方法。

本发明的另一目的在于，提供一种设备体积小，而且可减少有毒物质使用量的基板处理装置及其处理方法。

本发明的另一目的在于，提供一种不仅使用于LCD等平板显示器，还可对各种微小部件进行清洗的基板处理装置及其处理方法。

另外，本发明的另一目的在于，提供一种在基板处理过程中可提高喷射效率，并具有优良可加工性的喷管。

为了达到上述目的，本发明包括：装载部，装载形成有物质膜的基板；干冰供给部，供给干冰粒子或二氧化碳；喷射处理部，包括一个以上的喷管，向上述基板上喷射由上述干冰供给部所提供的干冰粒子，或将二氧化碳固化后喷射到基板上，以对物质膜进行初步表面处理；表面处理部，对上述经过初步表面处理的物质膜进行选择性的去除。

另外，本发明包括：装载阶段，装载形成有物质膜的基板；前处理阶段，向上述装载的基板上喷射干冰粒子，以对上述基板上的物质膜进行初步表面处理；表面处理阶段，对上述经过初步表面处理的物质膜进行选择性去除。

本发明使用不留残屑的干冰粒子，对物质膜进行改质或部分去除，并通过清洗或蚀刻等表面处理，去除物质膜，以此可缩短物质膜脱膜去除工时。

另外，在去除物质膜的过程中，不会给该物质膜的下部组织带来损伤，而且因化学药品的使用量少，比较经济，还可减少操作人员暴露在有毒环境中的时间和次数，提高了安全性。

另外，本发明在一个喷管中进行多次绝热膨胀，而且使用绝热效果高的构造，从而提高了干冰粒子的生成率，提高了基板处理效率。

另外，本发明中使用直管形喷管，具有优良的可加工性，并可降低喷管的制造费用。

附图说明

图1为本发明之基板处理装置的一实施例的构成示意图；

图2a至图2d为本发明之基板处理方法中一实施例的加工程序的剖视图；

图3为图1之喷射装置的一实施例示意图；

图4为本发明之基板处理装置的另一实施例的结构示意图；

图5为图4之干冰供给部的另一实施例示意图；

图6至图12分别为图5中的喷管的另一实施例的剖视图。

10：基板          11：底板层

12：去除对象层    20：平板

21：滚筒          30：干冰供给部

40：喷射装置      50：湿式装置

60：控制板        70：排气部

具体实施方式

以下，参考附图对本发明之实施例进行详细说明。

【实施例1】

图1为本发明中基板处理装置的一实施例的平面构成图。

如图所示，本发明中的基板处理装置包括：平板20，设有多个滚筒21，用于装载需要脱膜的基板10；干冰供给部30，提供干冰粒子；喷射装置40，向装载在上述平板20上的基板的去除对象膜的整个表面，喷射由上述干冰供给部30提供的干冰粒子；湿式装置50，对上述平板20上经过干冰粒子喷射的基板10的去除目标层进行湿式清洗；控制板60，对上述平板20、干冰供给部30以及喷射装置40进行驱动控制。

以下，对具有上述构成的本发明之基板处理装置的一实施例进行详细说明。

图2a至图2d为本发明之基板处理方法的一实施例的加工程序剖视图。

如图2a所示，形成有滤色板，聚酰亚胺或保护涂层(Overcoating)等需去除的物质膜的基板10，被装载到平板20上。

这时，上述平板20的滚筒21在控制板60的控制下进行旋转，并将上述基板10装载到平板20上部，当装载完成时，滚筒21的旋转则会停止。

上述基板10的实际结构比较复杂，这里将其简化成，包括玻璃基板等部件的底板层11，以及位于该底板层11上的去除对象层12。

上述去除对象层12可以是滤色板，聚酰亚胺或保护涂层。

上述平板20上设有多个滚筒21，用于装载基板10以及向湿式装置50卸载。

当形成有去除对象层12的基板10装载于平板20上后，干冰供给部30则向喷射装置40提供干冰粒子。

这时，由干冰供给部30提供到喷射装置40的干冰具有0.5～3.0mm的粒子径。之所以对干冰粒子径进行限制，是因为当干冰粒子径小于0.5mm时，很难改变去除对象层12的膜质，而粒径在3.0mm以上时，粒径过大有可能给底板层11带来损伤。

上述干冰供给部30利用高压氮气或净化空气喷射干冰，并通过喷射装置40上的喷管，喷射到装载在平板20上的基板10表面。

使用上述氮气或净化空气，可防止二次污染发生。

其次，如图2b所示，通过上述喷射装置40向装载在平板20上的基板10之去除对象层12整个或部分表面均匀喷射干冰粒子。

通过这种喷射，上述去除对象层12受到损伤，从而形成凹陷，或发生龟裂，一部分则完全去除。

图3为上述喷射装置40的正面示意图。

如图所示，上述喷射装置40包括：从平板20上部距离一定距离并可随该平板20移动的移动架41；在上述平板20上方，顺着上述移动架41进行直线往复运动的至少一个以上的喷管42。

这样，通过上述喷射装置40喷射的干冰粒子均匀喷射到上述去除对象层12全表面，而由干冰粒子所冲击的去除对象层12表面产生一定深度和面积的凹陷或龟裂。

这时，通过所发生的上述凹陷或龟裂，去除对象层12发生变化，一部分则被完全去除，露出去除对象层12下方的底板层11。

上述喷射装置40的喷管42可以是上述的可移动的，也可以是缩小设置间隔并以固定状态安装，可取得相同的效果。

从上述喷管42喷射的干冰粒子冲击去除对象层12表面后，升化而不在去除对象层留下残屑，并在升化过程中其体积急剧增加，使剥离效果更加突出。

为了使上述喷射的干冰粒子容易升化，上述平板20的温度和压力等条件应维持适当水平。

上述实施例中使用了干冰粒子，除了干冰粒子外，通过使用其他升化性固体粒子，也可取得同样效果。

其次，如图2c所示，经过干冰喷射去除对象层12表面而其表面受损的所在基板10，移动到湿式装置50，使用化学药剂对其实施湿式清洗。

而且，使用多种化学药剂的湿式或干式去除(Wet/Dry strip)，也可取得相同效果，只要是能有效去除经上述干冰冲击而变化的去除对象层12，对其方法并不作限定。

上述基板10向湿式装置50的移动，通过平板20的滚筒21来完成。

移动至上述湿式装置50的基板10通过化学药剂的喷射或浸泡，去除对象层12。

这时，上述去除对象层12表面已发生凹陷或龟裂而发生改质，并且这些凹陷或龟裂，使化学药剂和去除对象层12接触面积增大。

这样，清洗面积增大，可进行快速去除，并可减少药剂使用量，去除工序成本降低。

另外，通过减少氢氧化钾等有毒化学物质的使用量和使用时间，大幅降低操作人员暴露在有毒物质中的时间。

图2d为经过上述清洗，去除对象层12完全去除后的示意图。

【实施例2】

图4为本发明之基板处理装置的另一实施例结构示意图。

如图所示，本发明中的基板处理装置包括：平板20，设有多个滚筒21，以装载需要去除处理的基板10；喷射部40，向装载在上述平板20上的基板的去除对象膜整个表面，喷射干冰粒子；干冰颗粒供给部31，储藏并供给颗粒(Pellet)状干冰；粉碎部32，将干冰颗粒供给部31所提供的颗粒状干冰粉碎成粒径为0.5至3.0mm粒子；喷射部33，将上述经过粉碎的干冰粒子通过上述喷射装置40的喷管进行喷射；湿式装置50，对上述平板20上经过干冰粒子喷射的基板10的去除对象层进行湿式清洗；排气部70，将上述平板20上所产生的杂物与干冰粒子升化所成的二氧化碳一起进行排气；控制板60，对上述各个部分进行控制。

通过上述结构，将颗粒状的干冰粒子储藏在干冰颗粒供给部31中，然后在粉碎部32将储藏的干冰粉碎成具有一定粒径的干冰粒子，并使用高压净化空气或氮气，从上述喷射装置40的喷管进行喷射。

通过向去除对象层12表面喷射干冰粒子，基板的去除对象层12表面发生改质，这样，湿式装置50中可容易地对去除对象层12进行去除，其效果在上述实施例1中已进行充分说明，这里不再敷述。

上述冲击到去除对象层12的干冰粒子发生升化，而通过升化生成的二氧化碳以及冲击产生的去除对象层12的微粒，随同气流从排气部70向外排出。

【实施例3】

在上述实施例1及实施例2中，干冰供给部30从外部接受固体状的干冰，对基板10表面喷射干冰，也可以是，在干冰供给部30中提供液体或气体状二氧化碳和载气(Carrier gas)，然后在喷管42中将二氧化碳改变成固体并进行喷射。

图5为本发明中的基板处理装置的另一实施例的结构示意图。

如图所示，本发明之基板处理装置中的干冰供给部30包括：分别提供二氧化碳和载气的二氧化碳供给源34以及载气供给源35；对上述二氧化碳供给源34的所提供的二氧化碳进行冷却，并提供到喷射装置40之喷管42的冷却装置36；检测上述喷管42的温度，并根据其结果，对上述冷却装置36动作进行控制的温度控制部37；分别对上述载气供给源35的载气压力和流量进行控制，并供给到上述喷管42的压力调节部38及流量控制部39。

以下，对本发明实施例的结构和功能进行详细说明。

二氧化碳供给源34为储存液体二氧化碳的容器，载气供给源35为储存净化空气或氮气等载气的容器。

上述二氧化碳供给源34所提供的二氧化碳经过喷管喷射时，为了容易转换成固态干冰粒子，在冷却装置36中对二氧化碳进行冷却并提供到喷射装置40的喷管42。

同时，载气供给源35中的载气也供给到喷射装置40的喷管42上，而载气供给中，由压力调节部38和流量控制部39对其压力和流量进行控制。

这样，接受载气和经冷却的二氧化碳的喷管42，通过其构造，利用绝热膨胀，使二氧化碳固体化，从而生成干冰粒子，然后喷射该干冰粒子和载气。

图6为本发明中喷管42的一实施例的截面示意图。

如图所示，在上述喷管42中接受二氧化碳和载气并喷射干冰粒子时，从二氧化碳流入口43流入的二氧化碳经过第一喷嘴部45时相变成干冰粒子，并以浮质(aerosol)的状态喷射，而通过载气流入口44流入的载气经过上述第一喷嘴部45外侧，并同第一喷嘴部45喷射的浮质一起，从第二喷嘴部46喷射。

即，上述喷管42结构为，在第二喷嘴部46内侧设有第一喷嘴部45，通过第一喷嘴部45喷射并加压的二氧化碳在第二喷嘴部46经过绝热膨胀形成含有干冰粒子的浮质，该浮质和流入第二喷嘴部46的载气一起喷射至基板10。

上述第一喷嘴部45和第二喷嘴部46的喷口比流入口小，故可向二氧化碳施加高压，这样，二氧化碳进行绝热膨胀并相变成干冰粒子。

上述冷却的二氧化碳在喷管42的多重喷嘴部结构中，经过压力变化，相变成干冰粒子，并喷射到基板10，对基板10表面进行处理。

上述喷管42中设有温度传感器，温度控制部37根据上述温度传感器的温度检测结果，对冷却装置36的运行进行控制。即，当喷管42的温度为设定温度以上时，启动冷却装置36冷却二氧化碳，以促进相变过程，而喷管42温度低于所设定温度时，则停止冷却装置36运行，以防止喷管42的喷射口堵塞。

上述设定温度为固化物生成最佳温度，即-10℃至-100℃之间。

上述结构是干冰粒子和载气在第二喷嘴部46中混合并喷射的构造，其喷嘴喷射速度相对较低。

这种弱清洗用喷管适用于镜头类，电荷耦合装置(Charge CoupledDevice：CCD)，CMOS(Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor)照相机芯片等用强清洗有可能损坏清洗对象的精密部件。

上述精密部件清洗时，喷射干冰后，不经过湿式装置50而直接卸载。

【实施例4】

图7为上述喷管42的另一实施例的剖视图。

如图所示，本发明之实施例3中所述喷管42之另一实施例，包括：第一喷嘴部45，对通过二氧化碳流入口43流入的二氧化碳进行加压喷射，通过绝热膨胀生成干冰粒子；第二喷嘴部46，将通过载气流入口44流入的载气和通过第一喷嘴部45生成的干冰进行混合并喷射；第三喷嘴部47，对通过上述第二喷嘴部46喷射的干冰及载气，以及从第二喷嘴部46外侧进入的载气进行混合后喷射。

上述第二喷嘴部46入口处设有，使载气可选择性地流入第二喷嘴部内侧的第一路径48；使载气流入第三喷嘴部47内侧的第二路径49。

上述第一喷嘴部45和第二喷嘴部46，与如图6所示喷管42具有相同功能，而在第三喷嘴部47中，将第二喷嘴部47喷射物和通过第一路径48流入的载气混合并喷射。通过上述结构，可防止喷管42表面即第三喷嘴部47表面生成凝结水的现象，提高了清洗效率。

即，可防止外部环境导致喷管42中的二氧化碳温度上升，容易进行绝热膨胀，从而提高了干冰粒子的生成率，提高清洗效率。

【实施例5】

图8为实施例3中所述喷管42的另一实施例结构图。

如图所示，其结构包括：与上述图7相同的第一喷嘴部45、第二喷嘴部46以及第三喷嘴部47，并设有向第三喷嘴部47上供给载气的第一路径48和向第二喷嘴部46供给载气的第二喷嘴部49。

其中，第二喷嘴部46的出口端口径，从里向外开始保持一定口径，然后逐渐增大。

第二喷嘴部46出口端具有上述形状，所喷射的含有干冰的浮质经过绝热膨胀，使未固化的液状二氧化碳再次固化。通过这种双重绝热膨胀结构，可生成尺寸较大的干冰粒子，且喷射的干冰粒子数量也增多，因而可进行强清洗。

【实施例6】

图9为上述实施例3中所述喷管42的另一实施例结构图。

如图所示，喷管42包括：第一喷嘴部45，对通过二氧化碳流入口43和载气流入口44流入的二氧化碳和载气进行混合，其内部具有多数绝热膨胀结构，从而可喷射含有干冰粒子的浮质；第二喷嘴部46，与上述第一喷嘴部45外侧隔着一空间，并对通过该空间供给的载气和上述第一喷嘴部45的喷射物进行混合并喷射。

上述第一喷嘴部45一端设有载气流入口44供载气流入，随着该载气的流入，二氧化碳从第一喷嘴部45侧面的二氧化碳流入口43流入。

上述第一喷嘴部45中，载气和二氧化碳进行混合的部分的直径相对较小，从该部分至第一喷嘴部45出口端设有多数的绝热膨胀结构。

即，直径大的部分和直径小的部分相互交错，而且直径由小到大。这样，在第一喷嘴部45内通过多次绝热膨胀，获得数量更多，粒径更大的干冰粒子，而含有这种干冰粒子的浮质在第二喷嘴部46与载气混合后，喷射到基板10。

这种结构既提高绝热效果，又可进行多次绝热膨胀，从而提高了清洗效果。

【实施例7】

图10为上述实施例3中所述喷管42的另一实施例的剖视图。

如图所示，喷管42包括：混合管81，供载气和二氧化碳流入并混合；结晶成长管82，连接在上述混合管81一端，并具有比混合管81内径更小的内径；喷射管83，连接在上述结晶成长管82一端，加速清洗粒子的成长，并将该粒子喷射至基板10的表面上。

上述混合管81、结晶成长管82以及喷射管83的形状为，其各自内径和外径保持一定的直管形状。

这种直管形状的混合管81，结晶成长管82以及喷射管83与上述实施例3至实施例6中所述喷管结构相比，其加工性好，制造成本也低。

上述混合管81设有，使二氧化碳和载气分别流入的流入口11、12。上述流入口43、44可分别设置一个或两个以上。

上述流入口43、44的设置位置并无特别限定，如图8同样，将载气流入口44方向设置成结晶成长管82及喷射管83的管路相一致为佳。

在混合管81内经过混合的二氧化碳和载气，在通过流入口43、44流入的载气及二氧化碳的压力下，流入结晶成长管82内。

上述结晶成长管82直径比上述混合管81直径小，随着压力增大，二氧化碳转换为微粒，其微粒逐渐成长，以形成干冰粒子。

虽然与所使用二氧化碳为液体状还是气体状而有些差异，随着气体或液体压力增大，二氧化碳变成固体状，这可从二氧化碳的相变曲线中得到确认。

上述结晶成长管82内的压力大于混合管81内的压力，通过该压力差，使用液体状或低温气体状的二氧化碳时，生成干冰结晶。

上述结晶成长管82的直径应处于混合管81直径的20％至50％范围之内。

上述结晶成长管82中的含有干冰的浮质以及载气，通过喷射管83喷射至基板10的表面。

其中，喷射管83的直径为混合管18直径的10％至30％之间，这样，可提供更高的压力，再次增大生成在上述结晶成长管82中的干冰粒子大小，并将液体状或气体状的二氧化碳转化为固体。

另外，可进行高压高速喷射，提高了清洗效率。

上述混合管81和结晶成长管82之间，以及结晶成长管82和喷射管83之间的内径连接部分为倾斜面，因而可防止涡流的发生。

【实施例8】

图11为上述实施例3所述喷管42的一实施例剖视图。

如图所示，直管形状的混合管81和喷射管83之间设有第一及第二结晶成长管84、85。

第二结晶成长管85的直径比上述连接在混合管81的第一结晶成长管84的直径小。

通过以直径由大至小的顺序依次将直管连接起来，可对二氧化碳和载气混合物实施阶段性的加压，即在第一结晶成长管84以及第二结晶成长管85中分别生成干冰，并增大该干冰粒径。

浮质中包含有上述第二结晶成长管85中生成并增大粒径的干冰，并通过喷射管83喷射至基板10表面。

这时，喷射管83内的压力增大导致干冰生成以及粒径增大，干冰数量的增加及粒径的增大可进一步提高清洗效率。

上述混合管81和第一结晶成长管84之间、第一结晶成长管84和第二结晶成长管85之间、第二结晶成长管85和喷射管83之间的内径连接部分为倾斜面，以防止涡流发生。

【实施例9】

图12为上述实施例3中所述喷管42的一实施例剖视图。

如图所示，喷管42基本构成与实施例7中的构成相同，在结晶成长管82中，可对二氧化碳和载气混合气体或浮质的温度进行检测。

一般物质的相变曲线中可知，冷却至三相点以下温度的低温气体随着压力的增加，相变成固体，而略高于三相点的液体也随着压力的增加，可相变成固体。

要通过加压引起相变，需要将二氧化碳的温度维持在一定范围内，故可增加温度传感器86来检测温度。

上述实施例3中的温度控制部37，根据上述温度传感器86所检测温度，对冷却装置36的动作进行控制。

以上，对本发明中特定的较佳实施例进行了说明，但本发明并不仅限于上述实施例，本领域专业人员在本发明概念的范围之内，可对本发明进行各种各样的变更。

Claims (4)

1.一种基板处理装置，其特征在于，包括：

一装载部，用于装载形成有物质膜的基板；一干冰供给部，供给二氧化碳；一喷射处理部，包括一个以上的喷管，将上述干冰供给部所提供的二氧化碳固化后喷射到上述基板上，以对物质膜进行初步表面处理；一表面处理部，对上述经过初步表面处理的物质膜进行选择性的去除；

上述喷管包括：第一喷嘴部，对通过二氧化碳流入口流入的二氧化碳进行加压喷射，通过绝热膨胀生成干冰粒子；第二喷嘴部，将通过载气流入口流入的载气和通过上述第一喷嘴部生成的干冰进行混合并喷射；第三喷嘴部，对通过上述第二喷嘴部喷射的干冰及载气，以及从上述第二喷嘴部外侧进入的载气进行混合后喷射；

上述第二喷嘴部入口处设有：使载气可选择性地流入第二喷嘴部内侧的第一路径；使载气流入第三喷嘴部内侧的第二路径。

2.如权利要求1所述基板处理装置，其特征在于：

上述基板装载于设有多个滚筒的平板上，在控制板的控制下对上述滚筒进行旋转，将经过初步表面处理的基板向作为上述表面处理部的湿式装置卸载。

3.如权利要求2所述基板处理装置，其特征在于，上述喷射处理部包括随平板移动的移动架；而上述喷管设置在上述移动架上，并向去除对象层喷射干冰粒子。

4.如权利要求1所述基板处理装置，其特征在于，

上述干冰供给部包括：提供二氧化碳的二氧化碳供给源、提供载气的载气供给源、以及对上述二氧化碳供给源所提供的二氧化碳进行冷却的冷却装置，

所述基板处理装置还包括，检测上述喷射处理部的喷管温度，并根据喷管检测温度对冷却装置的动作进行控制的温度控制部。

Images