非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置的製作方法

2023-07-27 06:19:16 2

本實用新型涉及一種光罩或晶圓的潔淨技術，具體而言是一種利用共振原理使微塵剝離表面的非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置，以能在不損傷光罩或晶圓表面、且不造成二次汙染下，能快速、且有效的提升清潔效果。

背景技術：

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。光罩是一繪有特定圖案的透光玻璃片，其中包含一具圖形(Pattern)的圖案區，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。

因此影響晶圓合格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，會使得受汙染的光罩用於半導體微影製程時，會在晶圓上產生相對應的缺陷(Defect)，是以，為了保持光罩的清潔，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，而護膜為通過框架支撐而與光罩保持一距離，使落在光罩上的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。

傳統光罩或晶圓清洗方法，憑藉人工方式針對光罩或晶圓的表面作一潔淨處理。清潔人員將該光罩或晶圓穩固的放置於一架體上，並憑藉一清洗液(例如：丙酮、乙醇及去離子水等)衝洗該光罩或晶圓表面，同時以一刷具刷除該光罩或晶圓表面的顆粒物質；接著，再次以該清洗液衝洗該光罩或晶圓的表面，如此重複數次上述清潔步驟後再對該光罩或晶圓進行乾燥，如此，可去除光罩表面的雜質或殘餘物，進而確保光罩或晶圓表面的潔淨度。

但上述現有光罩或晶圓的清洗方法具有如清潔人員於清洗該光罩或晶圓時需長時間暴露於該清洗液的工作環境下，極易因吸入或直接接觸該化學物質，而影響該清潔人員的身體健康的缺點。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或晶圓清洗設備，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，且其清洗時因系衝洗為主，一樣不易有效清潔光罩表面；

再者，由於現有的清洗設備以清潔劑進行接觸式清洗，其容易刮傷及磨損光罩或晶圓的表面，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幹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，而形成二次汙染。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，無法附加於光罩或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，造成光罩或晶圓清潔上極大的困擾與不便，如何解決前述問題，系業界的重要課題。

有鑑於此，本實用新型乃針對現有光罩的清洗方式所面臨的問題深入探討，並憑藉本實用新型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或晶圓潔淨裝置，以克服現有接觸式清洗所造成的不便與困擾。

技術實現要素：

因此，本實用新型的主要目的系在提供一種不致造成刮傷或二次汙染的非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置，以能利用共振原理使微塵剝離光罩或晶圓表面，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合格率。

又，本實用新型的次一主要目的在於提供一低成本的非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置，其無需使用到如習式者的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，本實用新型的另一主要目的在於提供一種空間使用靈活的非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置，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，本實用新型主要通過下列的技術手段，來具體實現上述的各項目的與效能：一種非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置，其特徵在於，其至少包含有：

一機體；

一載臺模塊，其設於機體上，供承載一待清潔的光罩或晶圓；

至少一超音波清潔模塊，其設於機體上，該至少一超音波清潔模塊與該載臺模塊上待清潔光罩或晶圓的表面能夠相對位移，該超音波清潔模塊包含有一對應待清潔光罩或晶圓表面的清潔頭、一高壓產生模塊與一真空鼓風模塊，該清潔頭具有一連通高壓氣體產生模塊的壓力腔，且該清潔頭對應至少一連通真空鼓風模塊的真空腔，再者該清潔頭具有一對應光罩或晶圓表面的工作表面，該工作表面上具有至少一連接真空腔的吸入槽孔，該清潔頭的工作表面上具有至少一連接壓力腔、且設於該至少一吸入槽孔所圍範圍內的噴射槽孔。

其中：該清潔頭在壓力腔鄰近噴射槽孔處兩側分別設有至少一空氣振蕩波產生器。

其中：該清潔頭的工作表面與前述載臺模塊上的作業光罩或晶圓的表面間距為0.1mm～3.5mm，而該吸入槽孔的寬度為0.8mm～8mm，該噴射槽孔的寬度為0.5mm～5mm。

其中：該機體具有一工作檯面，該工作檯面能夠通過一滑軌組安裝該載臺模塊，且機體在工作檯面上設有一立架，用以供該超音波清潔模塊安裝，使載臺模塊相對超音波清潔模塊線性位移。

其中：該超音波清潔模塊的高壓產生模塊與真空鼓風模塊在管路中分別具有一過濾件，供過濾空氣中的微塵。

如此，通過前述技術手段的具體實現，使本實用新型的非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置利用超音波清潔模塊的設計，供能通過產生高頻空氣震蕩來破壞境界層、且分離微小粉塵，再憑藉真空方式於粉塵被高頻空氣震蕩分離後抽離，由於整個清潔過程系採用非接觸式清潔方式，因此不會發生刮傷光罩或晶圓表面或二次汙染光罩或晶圓的顧慮，且降低處理成本的功效，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實用新型的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本實用新型的若干較佳實施例，並配合圖式詳細說明如後，供讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。

附圖說明

圖1是應用本實用新型非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置的外觀示意圖。

圖2是本實用新型非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置的架構示意圖，供說明超音波清潔模塊的相對關係。

圖3是本實用新型非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置中超音波清潔模塊的清潔頭的立體外觀示意圖。

圖4是本實用新型非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置中超音波清潔模塊的清潔頭的端視剖面示意圖。

圖5是本實用新型非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置中載臺模塊的立體外觀示意圖。

圖6是本實用新型非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置於實際使用時的端視剖面示意圖。

圖7是本實用新型非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置於實際使用時的俯視動作示意圖。

附圖標記說明：10-機體；11-工作檯面；12-滑軌組；121-伺服馬達；122-軌道座；123-導螺杆；125-螺套座；15-立架；20-超音波清潔模塊；21-高壓產生模塊；22-過濾件；23-真空鼓風模塊；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；30-載臺模塊；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。

具體實施方式

本實用新型是一種非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置，隨附圖例示本實用新型的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，並非限制本實用新型，也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，當可在不離開本實用新型的申請專利範圍內，根據本實用新型的具體實施例的設計與需求而進行變化。

而本實用新型是一種供清潔表面的非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置，以光罩為例，如圖1、圖2所顯示者，其是在一機體10上設有至少一超音波清潔模塊20及一可相對超音波清潔模塊20線性位移的載臺模塊30，其中該超音波清潔模塊20可以非接觸方式清潔光罩80的表面，而載臺模塊30可供承載光罩80；

而所述的機體10可以是利用金屬管、板所構成的結構體，如圖1所示，該機體10具有一工作檯面11，供通過一滑軌組12安裝該載臺模塊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的導螺杆123，該導螺杆123上並螺設有至少一固設於載臺模塊30底面的螺套座125，供通過伺服馬達121可驅動導螺杆123旋轉，且通過螺套座125同步帶動載臺模塊30線性位移，又機體10於工作檯面11上方設有一立架15，用以供該超音波清潔模塊20組裝，且該機體10也可以是其他設備的機體，例如光罩檢查設備、光罩儲存設備等；

又如圖2所示，所述的超音波清潔模塊20包含有一設於機體10立架15的清潔頭25及是在機體10內設有一高壓產生模塊21與一真空鼓風模塊23，且該高壓產生模塊21可以產生15～25kPa的空氣壓力，而該真空鼓風模塊23可以產生0.5～3.0kPa的真空吸力，其中高壓產生模塊21與真空鼓風模塊23於管路中內分別具有一過濾件22、24，供過濾空氣中的微塵，而清潔頭25則系如第3、4圖所示，該清潔頭具有一連通高壓氣體產生模塊21的壓力腔251，且該清潔頭25對應至少一連通真空鼓風模塊23的真空腔252，再者該清潔頭25具有一對應光罩80表面的工作表面255，且該工作表面255與作業中的光罩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的吸入槽孔257，而該吸入槽孔257的寬度為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、且設於該至少一吸入槽孔257所圍範圍內的噴射槽孔256，該噴射槽孔256的寬度為0.5mm～5mm，再者該清潔頭25於壓力腔251鄰近噴射槽孔256處兩側分別設有至少一空氣振蕩波產生器38，供產生超音波的振蕩波，以利用高壓氣體及超音波所生成的高壓振蕩風刀破壞境界層(BOUNDARY LAYER)，進而剝離光罩80表面的微小粉塵；

另，所述的載臺模塊30設於機體10的滑軌組12上，供選擇性承載光罩80相對超音波清潔模塊20位移，該載臺模塊30可以是夾持光罩或晶圓的機械手臂、垂直升降的工作載臺、又或利用斜面升降的工作載臺等設備或結構，以圖5為例，其是一種利用斜面升降的載臺模塊30，該載臺模塊30具有一可帶動光罩80上、下位移的升降機構31，且載臺模塊30另具有一可供光罩80迅速定位於檢測位置的定位機構40，其中升降機構31具有一可設於機體10滑軌組12的基板32，且基板32上滑設有一具斜導面330的座體33，該座體33與基板32相對表面間設有一包含導軌與導座的導引件34，使座體33可相對基板32線性位移，又座體33的斜導面330上滑設有一具相對斜導面350的承體35，再者座體33與承體35的相對斜導面330、350間設有一包含導軌與導座的導引件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的立狀導引件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杆的驅動件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系鎖設於升降機構31頂面，且於對應光罩80的角落分別設有一固定件42，使該光罩80可水平放置於定位機構40上，另定位機構40於對應光罩80各邊緣處分別設有一供選擇性貼抵光罩80邊緣的推壓件45，該些推壓件45上分別設有一至少兩同一軸線的抵柱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的抵柱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厚度的高度檢測元件49，該高度檢測元件49並與前述升降機構41的驅動件49形成電氣連接，供配合光罩80厚度調節升降機構30的頂升高度；

如此，可利用超音波清潔模塊20的清潔頭25可產生高壓振蕩風刀來破壞微塵的境界層，進而剝離光罩80表面的微小粉塵，供組構成一能迅速、且有效清潔的非接觸式光罩或晶圓潔淨裝置者。

而本實用新型於進行光罩90的清潔作業時，則系如圖1、圖2、圖6及圖7所示，其是令光罩80置於載臺模塊30的定位機構40固定件42上(如圖5所示)，並利用推壓件45的收回抵柱48，使光罩80可平置定位於載臺模塊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的厚度，並通過升降機構31的驅動件39將光罩80頂升至對應的超音波清潔模塊20清潔頭25可有效清潔的高度(如圖5所示)，並開啟載臺模塊30，使載臺模塊30可承載光罩80相對超音波清潔模塊20進給；

同時啟動超音波清潔模塊20的高壓產生模塊21與真空鼓風模塊23，令清潔頭25利用壓力腔251的空氣振蕩波產生器38生超音波的振蕩波，且將高壓的氣體由噴射槽孔256噴向光罩80表面(如圖6所示)，由於該高壓氣體中含有超音波，因此可利用其高壓振蕩風刀破壞微塵與光罩80表面間的境界層，進而剝離光罩80表面的微小粉塵，且通過清潔頭25連接真空腔252的吸入槽孔257，以利用真空鼓風模塊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(如圖7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，本實用新型利用超音波清潔模塊20的設計，而能通過產生高頻空氣震蕩來破壞境界層、且分離微小粉塵，再憑藉真空方式於粉塵被高頻空氣震蕩分離後抽離，由於整個清潔過程系採用非接觸式清潔方式，因此不會發生刮傷光罩80/晶圓表面或二次汙染光罩80的顧慮，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，可以理解到本實用新型為一創意極佳的發明，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實用新型或公開使用，同時具有功效的增進，故本實用新型已符合發明專利有關新穎性與創造性的要件，乃依法提出發明專利的申請。