TWI710049B - 基板沖洗裝置 - Google Patents

Abstract

一種基板沖洗裝置，包含一清洗槽、一載架、一驅轉機構及一噴灑機構。該清洗槽具有一槽壁並界定一清洗空間。該載架用以承載一基板並使該基板直立地位於該清洗空間內。該驅轉機構連接該載架以驅動該載架在該清洗空間內轉動並帶動該基板旋轉。該噴灑機構包括多個噴嘴以提供處理液在該清洗空間內沖洗該基板的正面及背面。藉此，基板在被沖洗時能夠固定角度，且可被轉動預定角度後在不同時間以不同角度受沖洗，如此能使基板上不同區域的待剝離層可以被移除，且能避免結構較弱的區域受到衝擊而損壞，以提升製程良率。

Description

基板沖洗裝置

本發明是有關於一種基板沖洗裝置，特別是指一種用於半導體製程的基板沖洗裝置。

在半導體製程中，有些金屬材質不易利用蝕刻方式去除以將金屬層圖案化，而需使用金屬剝離(Metal Lift-off)製程，藉由先在光阻層圖案化後沉積金屬層，原先光阻層保留的圖案為金屬層需要移除的區域，待沉積金屬層後，再將光阻層連同其上的金屬層一起剝離，如此未覆蓋於光阻層上的金屬層可被保留而將金屬層圖案化。

目前金屬剝離製程的工序通常先將基板浸置於一浸洗槽(Immersion Tank)中以使光阻軟化；再將基板移至化學噴洗(Chemical Spray)工作站，利用噴嘴噴射洗劑將光阻層連同其上的金屬層剝離；然後再將基板移至水洗及乾燥工作站，利用去離子水沖洗並使基板旋轉，而在去離子水沖洗完成後使基板乾燥。現有在化學噴洗工作站通常是將基板水平設置在一旋轉機構上，當噴嘴對基板噴灑洗劑時同時將基板旋轉以利用離心力將沖洗後的洗劑及剝離的廢棄物甩出基板表面。然而，由於基板表面經過圖案化後形成立體結構，當噴嘴以較高壓力沖洗基板表面且在沖洗過程基板一邊旋轉時，無法控制洗劑衝擊基板上立體結構的角度，導致立體結構中部分強度較弱的地方容易因為洗劑衝擊而倒塌，如此會降低整體製程的良率。

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種可以解決前述問題的基板沖洗裝置。

於是，本發明基板沖洗裝置在一些實施態樣中，是包含一清洗槽、一載架、一驅轉機構及一噴灑機構。該清洗槽具有一槽壁並界定一清洗空間。該載架用以承載一基板並使該基板直立地位於該清洗空間內。該驅轉機構連接該載架以驅動該載架在該清洗空間內轉動並帶動該基板旋轉。該噴灑機構包括多個噴嘴以提供處理液在該清洗空間內沖洗該基板的正面及背面。

在一些實施態樣中，該載架包括一基座及一限位模組，該基座可轉動地設於該槽壁且連接該驅轉機構以受該驅轉機構驅動旋轉，該限位模組設於該基座以固持該基板。

在一些實施態樣中，該基座具有一環形體、與該驅轉機構連接的一轉軸，及一連接該環形體與該轉軸的連接部，該環形體具有位於相反兩側的一承載面及一連接面，該連接面與該連接部連接。

在一些實施態樣中，該限位模組包括兩個設於該環形體的承托夾置單元、兩個可活動地設於該環形體的夾扣單元，及一致動單元，每一承托夾置單元具有一凸伸出該承載面的承托件，且該承托件具有一限位槽，該限位槽的寬度與該基板的厚度相配合以容置該基板的側緣並將其限位，每一夾扣單元具有一設於該承載面的靠抵件、一扣壓件及一彈性件，該扣壓件可在一能與該靠抵件共同夾持該基板的夾持狀態及一離開該靠抵件以供安裝及移除該基板的開放狀態之間轉換，且該扣壓件受該彈性件偏壓恆回復於該夾持狀態並在受該致動單元作用時轉換至該開放狀態。

在一些實施態樣中，該扣壓件具有一用以壓抵該基板的壓抵部及一位於該連接面同一側的受推部，該致動單元具有一與該轉軸同軸向地穿設於該轉軸的支撐軸、一連接該支撐軸的動力源，及一由該支撐軸靠近該環形體的一端延伸的抵推部，該抵推部用以抵推於該等夾扣單元的扣壓件的受推部。

在一些實施態樣中，該噴灑機構包括一第一噴嘴模組及一第二噴嘴模組，該等噴嘴其中一部分設於該第一噴嘴模組，另一部分設於該第二噴嘴模組，該第一噴嘴模組用以沖洗該基板的正面且可受控地在該清洗空間內上下移動，該第二噴嘴模組用以沖洗該基板的背面且定位於該清洗空間內。

在一些實施態樣中，該載架包括一支撐架體及一可轉動地連接該支撐架體的環形架體，該環形架體用以固持該基板且外周緣環設有一齒部，該驅轉機構包括一設於該清洗空間內且能與該齒部嚙合的齒輪以驅動該環形架體旋轉。

在一些實施態樣中，該噴灑機構包括一第一噴嘴模組及一第二噴嘴模組，該等噴嘴其中一部分設於該第一噴嘴模組，另一部分設於該第二噴嘴模組，該第一噴嘴模組與該第二噴嘴模組彼此相間隔地相向定位於該清洗空間內，其中該第一噴嘴模組用以沖洗該基板的正面，該第二噴嘴模組用以沖洗該基板的背面。

本發明至少具有以下功效：藉由該載架使該基板直立地被固持，可以使該基板受沖洗時不需要旋轉以固定沖洗角度，且該載架可以轉動預定角度而能使該基板的表面結構在不同時間以不同角度受沖洗，如此能使該基板上不同區域的待剝離層可以被移除，且能避免結構較弱的區域受到衝擊而損壞，以提升製程良率。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1至圖4，本發明基板沖洗裝置之一第一實施例適用於在半導體製程中清洗經過浸泡程序之一基板5表面以移除該基板5上的待剝離層，該基板沖洗裝置包含一清洗槽1、一載架2、一驅轉機構3及一噴灑機構4。

該清洗槽1具有一槽壁11並界定一清洗空間12。

該載架2用以固持該基板5並使該基板5直立地位於該清洗空間12內。在第一實施例中，該載架2包括一基座21及一限位模組22。該基座21可轉動地設於該槽壁11且連接該驅轉機構3以受該驅轉機構3驅動旋轉，具體而言，該基座21具有一環形體211、與該驅轉機構3連接的一轉軸212，及一連接該環形體211與該轉軸212的連接部213，該環形體211具有位於相反兩側的一承載面211a及一連接面211b，該連接面211b與該連接部213連接。

該限位模組22設於該基座21以固持該基板5，具體而言，該限位模組22包括兩個設於該環形體211的承托夾置單元221、兩個可活動地設於該環形體211的夾扣單元222，及一致動單元223。每一承托夾置單元221具有一凸伸出該承載面211a的承托件221a，且該承托件221a具有一限位槽221b，該限位槽221b的寬度與該基板5的厚度相配合以容置該基板5的側緣並將其限位。每一夾扣單元222具有一設於該承載面211a的靠抵件222a、一扣壓件222b及一彈性件222c。該扣壓件222b具有一用以壓抵該基板5的壓抵部2221及一位於該連接面211b同一側的受推部2222。

在第一實施例中，每一夾扣單元222還具有一設於該環形體211的連接面211b上且位於該壓抵部2221與該受推部2222之間的樞接件222d，該扣壓件222b樞接於該樞接件222d並能以與該樞接件222d的樞接處P為支點擺動。該彈性件222c具體可為壓縮彈簧，兩端分別抵於該環形體211與該受推部2222，藉此，該扣壓件222b能以與該樞接件222d的樞接處P為支點擺動，而在一能與該靠抵件222a共同夾持該基板5的夾持狀態(如圖3所示)及一離開該靠抵件222a以供安裝及移除該基板5的開放狀態(如圖4所示)之間轉換，且該扣壓件222b受該彈性件222c一恆回復於該夾持狀態之偏壓作用。

該致動單元223具有一與該轉軸212同軸向地穿設於該轉軸212的支撐軸223a、一連接該支撐軸223a的動力源(未圖示)，及一由該支撐軸223a靠近該環形體211的一端延伸的抵推部223c，該抵推部223c用以抵推於該等夾扣單元222的扣壓件222b的受推部2222而使該扣壓件222b轉換至開放狀態。在第一實施例中，該動力源為氣壓缸，該轉軸212為中空且該支撐軸223a與該轉軸212彼此不連動，亦即，當該轉軸212轉動時，該支撐軸223a不會隨之轉動，而當該支撐軸223a移動時，該轉軸212不會移動。

如圖3所示，當該致動單元223未與該等夾扣單元222作用時，藉由該等彈性件222c提供預壓力，使該等扣壓件222b在該夾持狀態時，該等壓抵部2221能與對應的靠抵件222a共同夾持該基板5。如圖4所示，當該致動單元223的抵推部223c往靠近該環形體211方向移動時，該抵推部223c推動該等扣壓件222b的受推部2222靠向該環形體211移動，而使該等扣壓件222b樞轉並使該等壓抵部2221離開對應的靠抵件222a，亦即，使該等扣壓件222b轉換至該開放狀態。在該開放狀態時，可供一傳送裝置(未圖示)將該基板5放置於該等承托件221a的限位槽221b，待該基板5到達定位時，再使該等扣壓件222b轉換至該夾持狀態，如此該基板5即可被該載架2固持。同理，欲將該基板5取出時，需先使該等扣壓件222b再轉換至該開放狀態，並使該等扣壓件222b維持在該開放狀態，待該基板5取出後，可以更換另一待處理的基板5，等另一基板5置入後，再使該等扣壓件222b轉換至該夾持狀態。

在第一實施例中，該驅轉機構3包括一皮帶輪31及一馬達(未圖示)，該皮帶輪31連接該轉軸212及該馬達，以由該馬達帶動該皮帶輪31進而驅動該轉軸212旋轉。藉由該驅轉機構3可控制該載架2旋轉預定角度。

在第一實施例中，該噴灑機構4包括一第一噴嘴模組41及一第二噴嘴模組42，該第一噴嘴模組41及該第二噴嘴模組42分別設有多個噴嘴43。該第一噴嘴模組41用以沖洗該基板5的正面且可受控地在該清洗空間12內上下移動，該第二噴嘴模組42用以沖洗該基板5的背面且定位於該清洗空間12內。該第一噴嘴模組41使用高壓噴液，而第二噴嘴模組42使用低壓噴液。當該噴灑機構4工作時，該基板5由該載架2固持並未轉動，而能夠固定該基板5相對於該第一噴嘴模組41的噴嘴43的受衝擊區域。在第一實施例中，該第一噴嘴模組41的噴嘴43可以調整相對於基板5的角度，亦即，可以依據不同基板5的圖案化結構調整該第一噴嘴模組41的噴嘴43角度，而且，由於同一基板5在不同區域的表面結構不同，可以藉由該驅轉機構3轉動該載架2以旋轉該基板5而改變該基板5表面結構相對於該第一噴嘴模組41的受衝擊區域。其操作方式，可例如先使該第一噴嘴模組41自上而下移動沖洗該基板5後停止噴液，再轉動該載架2使該基板5轉動預定角度，而在轉動該載架2時一併控制使該第一噴嘴模組41上升回到高於該基板5的位置，待該載架2轉動完成後，再使該第一噴嘴模組41自上而下移動沖洗該基板5，以此類推，直至該基板5所需轉動沖洗之區域都沖洗完成後，再使該載架2回到原位以方便更換基板5。在該第一噴嘴模組41噴液時，該第二噴嘴模組42亦同時噴液沖洗該基板5的背面，以避免該第一噴嘴模組41沖洗該基板5正面時被剝離的物質噴濺至該基板5背面而殘留於該基板5上。

藉由該載架2使該基板5直立地被固持，可以使該基板5受沖洗時，洗劑能靠重力作用離開該基板5，且該載架2可以轉動以使該基板5的表面結構能以不同角度受沖洗，如此能使該基板5上不同區域的待剝離層可以被移除，且能避免結構較弱的區域受到衝擊而損壞，以提升製程良率。

參閱圖5與圖6，本發明基板沖洗裝置之一第二實施例與該第一實施例大致相同，其差異在於，在該第一實施例中，該等扣壓件222b的壓抵部2221以該樞接件222d的樞接處P為支點擺動，但是在該第二實施例中，該等扣壓件222b的壓抵部2221為上下移動。具體而言，在該第二實施例中，該受推部2222具有一傾斜段2223及一垂直段2224，該傾斜段2223的上端與該壓抵部2221樞接且朝離開該環形體211的方向斜下延伸，該垂直段2224自該傾斜段2223下端往下延伸並用以供該致動單元223的抵推部223c抵推。該傾斜段2223樞接於該樞接件222d，並能以與該樞接件222d的樞接處P為支點擺動。該彈性件222c的兩端分別抵於該環形體211與該受推部2222的垂直段2224。同樣地，該扣壓件222b可在夾持狀態(如圖5所示)及開放狀態(如圖6所示)之間轉換。如圖6所示，當該受推部2222受該致動單元223推動時可帶動該壓抵部2221往上移動離開對應的靠抵件222a，如圖5所示，在該致動單元223移除對該受推部2222的作用時，該受推部2222受該彈性件222c作用回復原位並帶動該壓抵部2221往下移動回復原位。藉由該壓抵部2221的移動方向與該基板5表面平行，能夠減少該壓抵部2221移動至該基板5表面時對該基板5的作用力，進一步降低損傷該基板5的風險。

參閱圖7與圖8，本發明基板沖洗裝置之一第三實施例與該第一實施例同樣包含一清洗槽1、一載架2、一驅轉機構3及一噴灑機構4，但是在該第三實施例中，該載架2包括一支撐架體23及一可轉動地連接該支撐架體23的環形架體24，該環形架體24用以固持該基板5且外周緣環設有一齒部241，該驅轉機構3包括一設於該清洗空間12內且能與該齒部241嚙合的齒輪32以驅動該環形架體24旋轉。該齒輪32連接設於該清洗槽1外的馬達(未圖示)，以由該馬達驅動旋轉。而該噴灑機構4同樣包括一第一噴嘴模組41及一第二噴嘴模組42，但是該第一噴嘴模組41與該第二噴嘴模組42彼此相間隔地相向定位於該清洗空間12內，亦即，該第一噴嘴模組41與該第二噴嘴模組42都固定在該清洗空間12內。

在操作時，該載架2的支撐架體23連接一升降機構(未圖示)並由該升降機構帶動上下移動，當該載架2固持該基板5往下移動進入該清洗空間12時，該第一噴嘴模組41與該第二噴嘴模組42未噴灑洗劑，待該載架2下移至該基板5位置低於該第一噴嘴模組41與該第二噴嘴模組42後再啟動該第一噴嘴模組41與該第二噴嘴模組42噴灑洗劑，然後再將該載架2往上移動使該基板5在移動過程中由上往下被沖洗。若該基板5需要旋轉預定角度後再沖洗，則將該載架2下移至使該環形架體24接觸該驅轉機構3的齒輪32，並藉由該齒輪32帶動旋轉，待該環形架體24轉動至預定角度後再使該載架2下移至該基板5位置低於該第一噴嘴模組41與該第二噴嘴模組42後再啟動該第一噴嘴模組41與該第二噴嘴模組42噴灑洗劑，重複前述動作即可將該基板5旋轉不同角度被沖洗。因此，該第三實施例同樣可以達到能使該基板5上不同區域的待剝離層可以被移除，且能避免結構較弱的區域受到衝擊而損壞，以提升製程良率的效果。

綜上所述，藉由該載架2使該基板5直立地被固持，可以使該基板5受沖洗時不需要旋轉以固定沖洗角度，且該載架2可以轉動預定角度而能使該基板5的表面結構在不同時間以不同角度受沖洗，如此能使該基板5上不同區域的待剝離層可以被移除，且能避免結構較弱的區域受到衝擊而損壞，以提升製程良率。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1:清洗槽 11:槽壁 12:清洗空間 2:載架 21:基座 211:環形體 211a:承載面 211b:連接面 212:轉軸 213:連接部 22:限位模組 221:承托夾置單元 221a:承托件 221b:限位槽 222:夾扣單元 222a:靠抵件 222b:扣壓件 2221:壓抵部 2222:受推部 2223:傾斜段 2224:垂直段 222c:彈性件 222d:樞接件 223:致動單元 223a:支撐軸 223c:抵推部 23:支撐架體 24:環形架體 241:齒部 3:驅轉機構 31:皮帶輪 32:齒輪 4:噴灑機構 41:第一噴嘴模組 42:第二噴嘴模組 43:噴嘴 5:基板 P:樞接處

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明基板沖洗裝置的一第一實施例的一不完整的立體圖； 圖2是該第一實施例的另一不完整的立體圖； 圖3是該第一實施例的一不完整的剖視示意圖； 圖4是該第一實施例的另一不完整的剖視示意圖； 圖5是本發明基板沖洗裝置的一第二實施例的一不完整的剖視示意圖； 圖6是該第二實施例的另一不完整的剖視示意圖； 圖7是本發明基板沖洗裝置的一第三實施例的一不完整的立體圖；及 圖8是該第三實施例的一不完整的前視示意圖。

1:清洗槽

11:槽壁

12:清洗空間

2:載架

21:基座

211:環形體

211a:承載面

211b:連接面

212:轉軸

213:連接部

221:承托夾置單元

221a:承托件

221b:限位槽

222:夾扣單元

222a:靠抵件

222b:扣壓件

2221:壓抵部

2222:受推部

222c:彈性件

222d:樞接件

223:致動單元

223a:支撐軸

223c:抵推部

3:驅轉機構

31:皮帶輪

4:噴灑機構

41:第一噴嘴模組

42:第二噴嘴模組

43:噴嘴

5:基板

P:樞接處

Claims (8)

1. 一種基板沖洗裝置，包含：一清洗槽，具有一槽壁並界定一清洗空間；一載架，用以固持一基板並使該基板直立地位於該清洗空間內；一噴灑機構，包括多個噴嘴以提供處理液在該清洗空間內沖洗該基板的正面及背面；及一驅轉機構，連接該載架以受控驅動該載架在該清洗空間內旋轉一預定角度並帶動該基板旋轉，以使該基板受沖洗時相對於該噴灑機構定位於不同位置。
2. 如請求項1所述基板沖洗裝置，其中，該載架包括一基座及一限位模組，該基座可轉動地設於該槽壁且連接該驅轉機構以受該驅轉機構驅動旋轉，該限位模組設於該基座以固持該基板。
3. 如請求項2所述基板沖洗裝置，其中，該基座具有一環形體、與該驅轉機構連接的一轉軸，及一連接該環形體與該轉軸的連接部，該環形體具有位於相反兩側的一承載面及一連接面，該連接面與該連接部連接。
4. 如請求項3所述基板沖洗裝置，其中，該限位模組包括兩個設於該環形體的承托夾置單元、兩個可活動地設於該環形體的夾扣單元，及一致動單元，每一承托夾置單元具有一凸伸出該承載面的承托件，且該承托件具有一限位槽，該限位槽的寬度與該基板的厚度相配合以容置該基板的側緣並將其限位，每一夾扣單元具有一設於該承載面的靠 抵件、一扣壓件及一彈性件，該扣壓件可在一能與該靠抵件共同夾持該基板的夾持狀態及一離開該靠抵件以供安裝及移除該基板的開放狀態之間轉換，且該扣壓件受該彈性件偏壓恆回復於該夾持狀態並在受該致動單元作用時轉換至該開放狀態。
5. 如請求項4所述基板沖洗裝置，其中，該扣壓件具有一用以壓抵該基板的壓抵部及一位於該連接面同一側的受推部，該致動單元具有一與該轉軸同軸向地穿設於該轉軸的支撐軸、一連接該支撐軸的動力源，及一由該支撐軸靠近該環形體的一端延伸的抵推部，該抵推部用以抵推於該等夾扣單元的扣壓件的受推部。
6. 如請求項2所述基板沖洗裝置，其中，該噴灑機構包括一第一噴嘴模組及一第二噴嘴模組，該等噴嘴其中一部分設於該第一噴嘴模組，另一部分設於該第二噴嘴模組，該第一噴嘴模組用以沖洗該基板的正面且可受控地在該清洗空間內上下移動，該第二噴嘴模組用以沖洗該基板的背面且定位於該清洗空間內。
7. 如請求項1所述基板沖洗裝置，其中，該載架包括一支撐架體及一可轉動地連接該支撐架體的環形架體，該環形架體用以固持該基板且外周緣環設有一齒部，該驅轉機構包括一設於該清洗空間內且能與該齒部嚙合的齒輪以驅動該環形架體旋轉。
8. 如請求項7所述基板沖洗裝置，其中，該噴灑機構包括一第一噴嘴模組及一第二噴嘴模組，該等噴嘴其中一部分設 於該第一噴嘴模組，另一部分設於該第二噴嘴模組，該第一噴嘴模組與該第二噴嘴模組彼此相間隔地相向定位於該清洗空間內，其中該第一噴嘴模組用以沖洗該基板的正面，該第二噴嘴模組用以沖洗該基板的背面。

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