TWI402111B - 製程反應系統 - Google Patents

Description

製程反應系統

本發明關於一種製程反應系統，尤指一種利用噴氣裝置噴吹出與基板之間具有介於15度至25度內之夾角之清潔氣流以去除微粒的製程反應系統。

一般而言，在半導體的各項相關製程中，基板上的微粒是主要的污染源之一，其多寡程度通常會對製程品質的好壞產生極大的影響。舉例來說，在基板上進行光阻層的曝光製程中，若有過多的微粒附著於基板上或是進入曝光機內，則經曝光後所產生的光阻圖案就會因此產生缺陷及錯誤，從而導致不良的曝光品質。

於先前技術中，常見用來去除微粒的方式係利用離子氣流吹出裝置以將基板表面的微粒吹離，以避免微粒附著於基板上；上述方式之相關配置，舉例來說，其係可如第1圖以及第2圖所示，第1圖為先前技術一製程反應系統10之立體示意圖，第2圖為第1圖所示之製程反應系統10之側視圖，製程反應系統10係用來於一基板12上進行反應製程(如蝕刻、曝光等)，製程反應系統10包含有一製程反應室14以及一離子氣流吹出裝置16；製程反應室14具有一閘門18，意即基板12係經由閘門18以進入製程反應室14；離子氣流吹出裝置16係設置於基板12之正上方，離子氣流吹出裝置16用來吹出離子氣流至基板12之表面上，如此即可中和在基板12之表面上所累積的靜電荷並同時將微粒吹離。

然而，如第2圖所示，此種方式需要將離子氣流吹出裝置16以相當近的距離垂直設置於基板12之正上方，如此才能使離子氣流吹出裝置16有效地吹起微粒，因此，若是基板12在傳送過程中產生振動，例如在使用機械手臂傳送時所造成的振動，持續振動中的基板12就會容易與以近距離設置的離子氣流吹出裝置16發生碰撞，從而造成基板12的損壞，而垂直噴吹至基板12上的離子氣流也會容易產生不必要的擾流現象，除此之外，藉由離子氣流之垂直噴吹而揚起的微粒(如第2圖所示)亦容易因此經由閘門18而進入製程反應室14中，進而對製程反應室14內所進行的反應製程造成不良的影響。

因此，本發明係提供一種利用噴氣裝置噴吹出與基板之間具有介於15度至25度內之夾角之清潔氣流以去除微粒的製程反應系統，以解決上述之問題。

本發明提供一種製程反應系統，其係用來於一基板上進行一反應製程，該製程反應系統包含有一製程反應室，其具有一閘口；以及一噴氣裝置，其係設置於對應該閘口之位置上且位於該基板之上方，該噴氣裝置用於產生一清潔氣流，該清潔氣流具有一流動路徑，且該流動路徑與該基板間具有一夾角，該夾角係實質上介於15度至25度。

請參閱第3圖，其為根據本發明一較佳實施例所提出之一製程反應系統100之側視圖，製程反應系統100係用來於一基板102上進行一反應製程，其中基板102係為一般常見應用於半導體製程中的板件，例如是印刷基板(硬式基板)、玻璃基板或可撓基板(軟性基板)等；由第3圖可知，製程反應系統100包含有一製程反應室104、一噴氣裝置106、一離子產生裝置108，以及一微粒清潔設備110；在此實施例中，製程反應室104係較佳地為一曝光機，也就是說，本發明所提出之製程反應系統100係較佳地應用於基板102的曝光反應製程上，但不受此限，製程反應系統100亦可應用於其他需要對基板進行微粒清潔步驟的反應製程上，如蝕刻製程等；此外，製程反應室104具有一閘口112，基板102係可經由閘口112以進入製程反應室104內。

接著，請同時參閱第3圖以及第4圖，第4圖為第3圖所示之噴氣裝置106設置於對應閘口112之位置上且位於基板102之上方的立體示意圖；噴氣裝置106用於產生一清潔氣流114，其係由常見的清潔氣體所組成，如氮氣、乾燥空氣(Clean Dry Air,CDA)等；至於噴氣裝置106與基板102之間的配置關係，其係可如第4圖所示；由第4圖可知，噴氣裝置106係設置於閘口112前，藉以使基板102在經由閘口112進入製程反應室104之前會先經過噴氣裝置106所產生之清潔氣流114的噴吹，其中，如第3圖所示，清潔氣流114具有一流動路徑116，且流動路徑116與基板102間具有一夾角θ，值得注意的是，夾角θ若過大會容易導致擾流的產生以及減弱將微粒往遠離製程反應室104之方向吹離的效果，反之，若夾角θ太小，則無法有效地將微粒自基板102上移除，在此實施例中，夾角θ係較佳地介於15度至25度之範圍內，其中經實際測試，當夾角θ等於20度時，噴氣裝置106係具有較佳的微粒清潔效能；此外，噴氣裝置106係與基板102相距一特定高度D，藉以避免與基板102發生碰撞，在此實施例中，特定高度D係較佳地等於100mm。

在離子產生裝置108方面，其係設置於清潔氣流114之流動路徑116的範圍內，藉以讓離子產生裝置108所產生之離子可順利地進入清潔氣流114內，進而使清潔氣流114產生離子化現象，由第3圖以及第4圖可知，在此實施例中，離子產生裝置108係與噴氣裝置106實質上位於同一垂直面上且較佳地位於噴氣裝置106之下方，但不受此限，其亦可改設置於噴氣裝置106之上方或是製程反應系統100內其他可使離子產生裝置108所產生之離子順利地進入清潔氣流114內的位置上。

此外，在微粒清潔設備110方面，微粒清潔設備110係用來帶離被清潔氣流114從基板102上所吹起之微粒，並且係設置於對應基板102之位置上，舉例來說，假設微粒清潔設備110係為一垂直層流式(Down flow)清潔設備，則微粒清潔設備110係可提供一由上往下的氣流，以引導被清潔氣流114所揚起之微粒的移動，藉以避免微粒再次附著於基板102上的情況發生；值得注意的是，微粒清潔設備110之類型係可不限於上述之垂直層流式清潔設備，其亦可採用其他常見的微粒清潔設備，如亂流式(Conventional flow)或水平層流式(Cross flow)清潔設備等，至於採用何種配置，端視製程反應系統100之潔淨等級需求而定。

於此針對製程反應系統100之微粒清潔流程進行詳細之描述，請同時參閱第3圖以及第4圖；在此實施例中，製程反應系統100係利用於半導體製程中常見的運送方式(如以滾輪傳送或以機械手臂傳送等)，以將基板102經由閘口112送入製程反應室104內，藉以於基板102上開始進行相對應的反應製程；而在沿著如第4圖所示之-Y軸方向以將基板102送入製程反應室104之前，首先需進行微粒清潔的步驟以確保製程品質，也就是說，在基板102經由閘口112進入製程反應室104之前，設置於閘口112上方的噴氣裝置106就會噴吹出清潔氣流114至基板102上，此時，由上述可知，由於清潔氣流114之流動路徑116係與基板102之間具有夾角θ(其較佳值約等於20度)，因此，當清潔氣流114接觸到基板102時，清潔氣流114不僅可在-Z軸方向上提供一垂直分量氣流以下壓基板102，藉以抑制基板102本身之振動，進而降低基板102在運送過程中與其他製程元件發生碰撞而損壞的機率，於此同時，清潔氣流114也可在+Y軸方向上提供一水平分量氣流至基板102上，藉以產生將原本附著於基板102之表面上之微粒往遠離製程反應室104之方向吹離的效果。

值得注意的是，由第3圖以及第4圖可知，由於離子產生裝置108係設置於噴氣裝置106之下方，因此，離子產生裝置108向外放射的離子就會在噴氣裝置106噴吹清潔氣流114至基板102上的過程中進入清潔氣流114內，以使清潔氣流114產生離子化的現象，故在清潔氣流114將附著於基板102的微粒吹離的同時，位於清潔氣流114內的離子也會與基板102上的靜電荷相互中和，如此不僅可除去微粒與基板102之間的靜電吸引力，進而使得微粒可更容易地被清除，同時亦可避免在基板102上因靜電荷累積過多而產生靜電放電(Electrostatic Discharge,ESD)的情況發生。

除了利用噴氣裝置106所產生之清潔氣流114以將微粒從基板102上吹離以及中和基板102上的靜電荷之外，製程反應系統100可進一步地利用微粒清潔設備110以降低微粒再次附著於基板102上的機率並達到去除微粒的功效，也就是說，當附著於基板102上的微粒被清潔氣流114吹離時，由第3圖可知，微粒清潔設備110所提供之由上往下吹的氣流(如第3圖所示之箭頭方向)係可抑制微粒再次回到基板102上的情況發生，也就是說，當微粒被清潔氣流114吹離而在空中懸浮時，微粒就會被此一由上往下吹的氣流帶動而往-Z軸方向移動，直到順著氣流方向而從如第3圖所示之微粒清潔設備110之一多孔層板118排出為止，如此即可達到去除微粒的目的。

值得一提的是，上述離子產生裝置108以及微粒清潔設備110皆可為一可省略之元件，藉以簡化製程反應系統100之配置，換句話說，製程反應系統100係可僅利用噴氣裝置106來清除附著於基板102上之微粒，至於採用何種配置，端視製程反應系統100之實際製程需求而定。

相較於先前技術以極近距離將離子氣流吹出裝置垂直設置於基板之正上方以去除微粒，本發明係改將噴氣裝置設置於對應製程反應室之閘口的位置上(如第3圖所示之位於基板102右上方之位置)，並且利用噴氣裝置噴吹出與基板間具有介於15度至25度內之夾角之清潔氣流以去除微粒，如此一來，本發明所提供之製程反應系統不僅可利用噴氣裝置與基板相距一特定高度之配置以及利用上述清潔氣流提供垂直分量氣流下壓基板以抑制基板之振動，從而降低基板在運送過程中與其他製程元件發生碰撞而損壞的機率，同時也可利用清潔氣流提供水平分量氣流，以將原本附著於基板之表面上之微粒往遠離製程反應室之方向吹離，以避免微粒隨著基板一同進入製程反應室而影響製程品質的情況發生；除此之外，由於清潔氣流並非以垂直噴吹之方式與基板接觸，因此，本發明亦可進一步地降低擾流出現的機率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、100．．．製程反應系統

12、102．．．基板

14、104．．．製程反應室

16．．．離子氣流吹出裝置

18．．．閘門

106．．．噴氣裝置

108．．．離子產生裝置

110．．．微粒清潔設備

112．．．閘口

114．．．清潔氣流

116．．．流動路徑

118．．．多孔層板

第1圖為先前技術製程反應系統之立體示意圖。

第2圖為第1圖所示之製程反應系統之側視圖。

第3圖為根據本發明較佳實施例所提出之製程反應系統之側視圖。

第4圖為第3圖所示之噴氣裝置設置於對應閘口之位置上且位於基板之上方的立體示意圖。

100．．．製程反應系統

102．．．基板

104．．．製程反應室

106．．．噴氣裝置

108．．．離子產生裝置

110．．．微粒清潔設備

112．．．閘口

114．．．清潔氣流

116．．．流動路徑

118．．．多孔層板

Claims (8)

1. 一種製程反應系統，其係用來於一基板上進行一反應製程，該製程反應系統包含有：一製程反應室，其具有一閘口；一噴氣裝置，其係設置於對應該閘口之位置上且位於該基板之上方，該噴氣裝置用於產生一清潔氣流，該清潔氣流具有一流動路徑，且該流動路徑與該基板間具有一夾角，該夾角係實質上介於15度至25度；以及一離子產生裝置，其與該噴氣裝置實質上位於同一垂直面上且位於該噴氣裝置之一外側，該離子產生裝置用來產生離子以進入該清潔氣流內，藉以離子化該清潔氣流。
2. 如請求項1所述之製程反應系統，其中該夾角約為20度。
3. 如請求項1所述之製程反應系統，其中該噴氣裝置係與該基板相距一特定高度。
4. 如請求項3所述之製程反應系統，其中該特定高度實質上等於100mm。
5. 如請求項1所述之製程反應系統，其中該離子產生裝置係設置於該噴氣裝置之下方。
6. 如請求項1所述之製程反應系統另包含有：一微粒清潔設備，其係設置於對應該基板之位置上，該微粒清潔設備係用來帶離被該清潔氣流從該基板上所吹起之微粒。
7. 如請求項6所述之製程反應系統，其中該微粒清潔設備係為一垂直層流式(Down flow)清潔設備。
8. 如請求項1所述之製程反應系統，其中該製程反應室係為一曝光機。