洁净与干燥半导体晶圆的方法与装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN03104943.5

申请日:

2003.02.27

公开号:

CN1441466A

公开日:

2003.09.10

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H01L21/302; H01L21/30

主分类号:

H01L21/302; H01L21/30

申请人:

A技术株式会社;

发明人:

朴真求; 李仲渊; 尹能九; 李昌根; 李相虎

地址:

韩国京畿道

优先权:

2002.02.28 KR 2002-10969; 2002.10.01 KR 2002-59764; 2002.10.01 KR 2002-57965

专利代理机构:

北京集佳专利商标事务所

代理人:

王学强

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内容摘要

本发明提供一种洁净与干燥半导体晶圆的装置与方法。在包括异丙醇与去离子水的洁净溶剂注入于一处理槽之前,异丙醇与去离子水先依所需比率预先混合。因此,因为去离子水而残留的化合物可有效去除,且因为异丙醇而产生的水印可有效避免。因此,可增加洁净与干燥效果,且可重复使用洁净溶剂。

权利要求书

1: 一种洁净与干燥半导体晶圆的装置,其特征在于:该装置包括: 一处理槽,接收一外源送来的一洁净溶剂,且该半导体晶圆是在该处 理槽内洁净与干燥; 一洁净溶剂混合单元,要注入至该处理槽的洁净溶剂系依既定比率混 合,其包括:一异丙醇槽,其接收一外源送来的异丙醇;一混合醇槽,其 接收一外源送来的去离子水,其至连接至该异丙醇槽以接收包含于该异丙 醇槽内的异丙醇并混合异丙醇与去离子水;以及水平面感测装置,其感测 注入至该异丙醇槽内的异丙醇之量与注入至该异丙醇槽内的异丙醇之量; 一洁净溶剂供应单元,其连接该混合槽至该处理槽并供应混合于该混 合槽内的该洁净溶剂至该处理槽内;以及 一回流线,用于该半导体晶圆的洁净内的该洁净溶剂系透过该回流线 而回流至该混合槽。
2: 如权利要求1所述的装置,其特征在于:该洁净溶剂混合单元的 二或多个异丙醇槽平行地相互连接,该混合槽分别连接至该些异丙醇槽且 彼此放置,使得各异丙醇槽与各混合槽形成一群组,且该洁净溶剂透过从 二或多个群组中选出的一群组内的一混合槽而循环。
3: 如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:该水平面感测装置 安置于该些异丙醇槽内的复数水平面传感器以及安置于该些混合槽内的 复数水平面传感器。
4: 如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:该洁净溶剂混合单 元还包括一氮气泡产生器,其注入一氮气至该混合槽以完全混合去离子水 与异丙醇。
5: 如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:异丙醇补充泵安装 于该些异丙醇槽与该些混合槽之间,其额外供应该些异丙醇槽内的异丙醇 之所需量至该些混合槽内。
6: 如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:该洁净溶剂供应单 元包括: 一循环泵,其将该些混合槽内的该洁净溶剂倾注至该处理槽内; 一过滤器,其过滤流经该循环泵的该洁净溶剂内的杂质; 一异丙醇浓度测量器,其检查通过该过滤器的该洁净溶剂内的异丙醇 浓度; 一液体颗粒计数器,其侦测流至该处理槽内的该洁净溶剂内所包含的 液体颗粒之量。
7: 如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:该回流线包括一液 体颗粒计数器,其侦测从该处理槽回流至该些混合槽的该洁净溶剂内所包 含的液体颗粒之量。
8: 如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:还包括: 一加热槽,其连接至该洁净溶剂混合单元,其接收该些混合槽送来的 该洁净溶剂并加热该洁净溶剂,利用异丙醇与去离子水间的沸点不同而从 该洁净溶剂蒸发出异丙醇以将该洁净溶剂分解成纯异丙醇与去离子水; 一异丙醇过滤器,其连接至该加热槽并滤出异丙醇蒸汽的杂质; 一异丙醇收集器,其接收该异丙醇过滤器过滤的异丙醇并浓缩异丙 醇; 一去离子水过滤器,连接至该加热槽并传送剩余于该加热槽内的去离 子水以过滤去离子水的杂质;以及 一去离子水收集器,其接收该去离子水过滤器过滤的去离子水并暂时 储存去离子水。
9: 如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:一槽更安装于该处 理槽下方,其接收一外源送来的去离子水并浸着该处理槽的较低部份,其 中该槽包括:一超音波产生器,其产生超音波,将该超音波穿透去离子水 与该处理槽而传送至正在该处理槽内洁净的该半导体晶圆。
10: 一种洁净与干燥一晶圆的方法,其特征在于:该方法包括: (a)混合去离子水与异丙醇以形成一洁净溶剂; (b)注入该洁净溶剂至一处理槽内使得该洁净溶剂接触该处理槽内的 该半导体晶圆以洁净该半导体晶圆; (c)在洁净该半导体晶圆后,分开该半导体晶圆与该洁净溶剂; (d)干燥已分开于该洁净溶剂的该半导体晶圆以去除残留于该半导体 晶圆上的该洁净溶剂。
11: 如权利要求10所述的方法,其特征在于:在该步骤(b)中,在该 洁净溶剂注入于该处理槽之前,该半导体晶圆放置于该处理槽内。
12: 如权利要求10所述的方法,其特征在于:在该步骤(b)中,在完 成将该洁净溶剂注入于该处理槽之后,该半导体晶圆浸入于该洁净溶剂 内。
13: 如权利要求10所述的方法,其特征在于:在该步骤(c)中,该半 导体晶圆从该处理槽上升使得该半导体晶圆分开于该洁净溶剂。
14: 如权利要求10所述的方法,其特征在于:在该步骤(c)中,该洁 净溶剂从该处理槽排出,使得该半导体晶圆分开于该洁净溶剂。
15: 如权利要求10所述的方法,其特征在于:在该步骤(a)中,该洁 净溶剂中的该异丙醇浓度随时间改变以调整该异丙醇浓度至标的浓度。
16: 如权利要求10所述的方法,其特征在于:在该步骤(d)中,一热 氮气喷于该半导体晶圆的该表面上,接触并干燥该半导体晶圆的该表面。

说明书


洁净与干燥半导体晶圆的方法与装置

    【技术领域】

    本发明是有关于一种洁净与干燥半导体晶圆的方法与装置,且特别是有关于一种使用异丙醇与去离子水的混告剂做为洁净溶剂来洁净与干燥半导体晶圆的方法与装置,其中因为在将异丙醇与去离子水注入至用以进行洁净制作工艺的处理槽之前便将异丙醇与去离子水以正确比率预先混合,可增加洁净与干燥效果且洁净制作工艺中所用的洁净溶剂可被循环再使用。背景技术

    一般,大部份半导体晶圆洁净方法发展于1970年代,并使用大量化学溶剂。用以将残留于半导体晶圆上的污染物移除的传统洁净方法包括:在周遭温度或高温下利用1∶4∶20的氨、过氧化氧与水的混合物来去除微粒与有机污染物的标准洁净-1(SC-1)步骤;以及在高温下利用1∶1∶5的盐酸、过氧化氧与水的混合物来去除瞬时性金属污染物的标准洁净-2(SC-2)步骤。

    在另一洁净方法中,先进行硫酸-双氧水溶液(Piranha)洁净步骤以利用硫酸与过氧化氢的混合物而在高温下去除如感光剂或表面活性剂的有机污染物;最后进行HF洁净步骤以从该晶圆的表面去除天然氧化层;而同时从该天然氧化层去除金属污染物。

    上述传统洁净方法的问题在于,在洁净过程中使用大量化学溶剂,且化学洁净主要是酸与盐基(base)的混合物,此混合物的主要是过氧化氢;因此无法轻易处理废水。大量使用化学溶剂与大量使用洁净水将增加洁净成本且有关环保问题。

    因为大部份洁净制作工艺在高温下进行,用于洁净的化学溶剂将会分解与蒸发,这将减少洁净溶剂的生命周期以及洁净效果。此外,因为过度使用去离子水(DIW),洁净溶剂地再使用率降低。同样,因为上述传统洁净制作工艺包括多重步骤,要进行洁净制作工艺将需要大量配备。

    在此种洁净制作工艺之后要进行干燥该晶圆的制作工艺。干燥制作工艺包括:旋干(spin dry),异丙醇(IPA)蒸汽干燥,IPA层干燥等。通过将晶圆旋转于高速的离心力,进行旋干以将残留于晶圆上的洁净溶剂去除。进行IPA蒸汽干燥步骤使得IPA蒸汽接触晶圆表面,且如湿气等残留于晶圆表面上的残留液体被IPA取代,接着被去除。进行IPA干燥使得晶圆下沉到具DIW层与IPA层的洁净溶剂内,DIW与IPA依序接触该晶圆以利用DIW洁净该残留液体,且此残留液体被IPA取代。IPA层干燥也称为液滴(Marangoni)干燥。

    然而,在旋干中,旋转装置中所产生的尘粒可能因半导体晶圆的电荷而被吸附至半导体晶圆上。特别是,湿气残留于用以将该半导体晶圆切割成各芯片的刻线,沟槽或接触孔内,并产生水印(water mark)。

    在IPA蒸汽干燥中,因为蒸汽区域是不固定的,IPA蒸汽无法均匀接触半导体晶圆。因此,产生水印的机率相当的。同样,因为使用易燃IPA蒸汽,可能有火花意外产生。

    甚至,在某种程度上,液滴干燥可解决发生于旋干或IPA蒸汽干燥过程中所发生的问题。然而,液滴干燥在去除可能残留于晶圆表面上的如颗粒的各类型污染物上并不十分有效。发明内容

    因此,本发明提供一种洁净与干燥一半导体晶圆的装置与方法,其利用IPA与DIW的混合物做为洁净溶剂,且可增加洁净与干燥效果,因为在将IPA与DIW注入至洁净过程在其内进行的处理槽之前,将IPA与DIW依正确比率预先混合,且洁净过程所用的洁净溶剂可环循与重复使用以避免浪费并减少环境污染。

    根据本发明的观点之一,提供一种洁净与干燥一半导体晶圆的装置。该装置包括一处理槽,一洁净溶剂混合单元,一洁净溶剂供应单元,以及一回流线。该处理槽接收一外源送来的一洁净溶剂,且该半导体晶圆是在该处理槽内洁净与干燥。该洁净溶剂混合单元将要注入至该处理槽的洁净溶剂依既定比率混合,其包括:一异丙醇槽,其接收一外源送来的异丙醇;一混合醇槽,其接收一外源送来的去离子水,其至连接至该异丙醇槽以接收包含于该异丙醇槽内的异丙醇并混合异丙醇与去离子水;以及水平面感测装置,其感测注入至该异丙醇槽内的异丙醇的量与注入至该异丙醇槽内的异丙醇之量。该洁净溶剂供应单元连接该混合槽至该处理槽并供应混合于该混合槽内的该洁净溶剂至该处理槽内。用于该半导体晶圆的洁净内的该洁净溶剂系透过回流线而回流至该混合槽。

    该洁净溶剂混合单元的二或多个异丙醇槽系平行内连接,该混合槽分别连接至该些异丙醇槽且彼此放置,使得各异丙醇槽与各混合槽形成一群组,且该洁净溶剂透过从二或多个群组中选出的一群组内的一混合槽而循环。

    该水平面感测装置安置于该些异丙醇槽内的复数水平面传感器以及安置于该些混合槽内的复数水平面传感器。

    该洁净溶剂混合单元更包括一氮气泡产生器,其注入一氮气至该混合槽以完全混合去离子水与异丙醇。

    异丙醇补充泵安装于该些异丙醇槽与该些混合槽之间,其额外供应该些异丙醇槽内之所需量的异丙醇至该些混合槽内。

    该洁净溶剂供应单元包括:一循环泵,一过滤器,一异丙醇浓度测量器以及一液体颗粒计数器。该循环泵将该些混合槽内的该洁净溶剂倾注至该处理槽内。该过滤器过滤流经该循环泵的该洁净溶剂内的杂质。该异丙醇浓度测量器检查通过该过滤器的该洁净溶剂内的异丙醇浓度。该液体颗粒计数器侦测流至该处理槽内的该洁净溶剂内所包含的液体颗粒之量。

    该回流线包括一液体颗粒计数器,其侦测从该处理槽回流至该些混合槽的该洁净溶剂内所包含的液体颗粒之量。

    该装置还包括:一加热槽,一异丙醇过滤器,一异丙醇收集器,一去离子水过滤器,以及一去离子水收集器。该加热槽连接至该洁净溶剂混合单元,其接收该些混合槽送来的该洁净溶剂并加热该洁净溶剂,利用异丙醇与去离子水间的沸点不同而从该洁净溶剂蒸发出异丙醇以将该洁净溶剂分解成纯异丙醇与去离子水。该异丙醇过滤器连接至该加热槽并滤出异丙醇蒸汽的杂质。该异丙醇收集器接收被该异丙醇过滤器过滤的异丙醇并浓缩异丙醇。该去离子水过滤器连接至该加热槽并传送剩余于该加热槽内的去离子水以过滤去离子水的杂质。该去离子水收集器其接收被该去离子水过滤器过滤的去离子水并暂时储存去离子水。

    一槽更安装于该处理槽下方,其接收一外源送来的去离子水并浸着该处理槽的较低部份,其中该槽包括:一超音波产生器,其产生超音波,将该超音波穿透去离子水与该处理槽而传送至正在该处理槽内洁净的该半导体晶圆。

    根据本发明的另一观点,也提供一种洁净与干燥一晶圆的方法。混合去离子水与异丙醇以形成一洁净溶剂。注入该洁净溶剂至一处理槽内使得该洁净溶剂接触该处理槽内的该半导体晶圆以洁净该半导体晶圆。在洁净该半导体晶圆后,分开该半导体晶圆与该洁净溶剂。干燥已分开于该洁净溶剂的该半导体晶圆以去除残留于该半导体晶圆上的该洁净溶剂。

    在该洁净溶剂注入于该处理槽之前,该半导体晶圆放置于该处理槽内。

    在完成将该洁净溶剂注入于该处理槽之后,该半导体晶圆浸入于该洁净溶剂内。

    该半导体晶圆从该处理槽抬高使得该半导体晶圆分开于该洁净溶剂。

    该洁净溶剂从该处理槽排出,使得该半导体晶圆分开于该洁净溶剂。

    该洁净溶剂中的该异丙醇浓度随时间改变以调整该异丙醇浓度至标的浓度。

    一热氮气喷于该半导体晶圆的该表面上,接触并干燥该半导体晶圆的该表面。

    为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举一较佳实施例,并配合附图,作详细说明。附图说明

    图1是根据本发明实施例的洁净与干燥半导体晶圆的装置的示意图;

    图2是根据本发明实施例的解释在洁净与干燥半导体晶圆时将半导体晶圆浸入处理槽的步骤;

    图3是根据本发明的另一实施例的解释在洁净与干燥半导体晶圆时将半导体晶圆浸入处理槽的步骤;

    图4a~4d显示将半导体晶圆移至洁净溶剂内以更有效洁净已放入处理槽内的半导体晶圆;

    图5是根据本发明实施例的洁净与干燥半导体晶圆的方法来半导体晶圆洁净于处理槽后,将该半导体晶圆从洁净溶剂分离出的方法;

    图6是根据本发明的另一实施例的洁净与干燥半导体晶圆的方法来半导体晶圆洁净于处理槽后,将该半导体晶圆从洁净溶剂分离出的步骤;

    图7是根据本发明的又一实施例的洁净与干燥半导体晶圆的方法来半导体晶圆洁净于处理槽后,将该半导体晶圆从洁净溶剂分离出的步骤;

    图8是在根据本发明实施例的洁净与干燥半导体晶圆的方法,将喷氮气以干燥一半导体晶圆之步骤;

    图9是在根据本发明的另一实施例的洁净与干燥半导体晶圆的方法,将喷氮气以干燥一半导体晶圆的步骤;

    图10~图12解释当将氮气喷于半导体晶圆上时,改变半导体晶圆相对于上升支撑方块的位置的步骤;以及

    图13~图20显示在根据本发明实施例的用于洁净与干燥半导体晶圆的洁净溶剂中调整IPA浓度的各种方式。

    5:洁净溶剂                 11:处理槽

    12:室盖                    14:喷嘴

    18、19:IPA槽               20、21:水平面传感器

    22、23:IPA补充泵

    24、25:混合槽              26:氮气泡产生器

    28、29:混合溶剂供应阀

    30、31:混合溶剂排出阀      36:循环泵

    38:过滤器                  40:IPA浓度测量器

    42、43:液体颗粒计数器      44:满溢汲管线

    50:洁净溶剂混合单元        52:洁净溶剂供应单元

    54:回流线                  56:连接管线

    58:供应管线                60、61:回流阀

    64与65:排出管线            70:加热槽

    72:IPA过滤器               74:IPA收集槽

    76:DIW过滤器               78:DIW收集槽

    80:加热器                  82:收集单元

    84:槽                      86:超音波产生器

    88:水平面传感器            90:汲取线

    92:上升支撑方块            94:侧边支撑方块具体实施方式

    将参考附图来描述本发明的较佳实施例。

    图1是根据本发明实施例的洁净与干燥半导体晶圆的装置的示意图。参考图1,该装置包括:处理槽11,洁净溶剂混合单元50。洁净溶剂供应单元52,回流线54,汲取线90与收集单元82。晶圆W洁净与干燥于该处理槽11内。洁净溶剂混合单元50依既定比率来预先混合要注入至该处理槽11的洁净溶剂。洁净溶剂供应单元52将混合于洁净溶剂混合单元50内的该洁净溶剂移动至处理槽11内并检查该洁净溶剂的状态。回流线54将处理槽11内的使用于洁净制作工艺内却满溢出来的洁净溶剂回流至该洁净溶剂混合单元50。

    如果需要的话,汲取线90可将处理槽11流出的洁净溶剂退回至洁净溶剂混合单元50。收集单元82连接至洁净溶剂混合单元50并收集受污染的洁净溶剂以将该受污染的洁净溶剂分解成IPA与DIW。

    处理槽11可容纳待洁净与干燥之一或多晶圆,并连接至洁净溶剂供应单元52与回流线54。处理槽11的较高部份由公知室盖(chambercover)12覆盖。

    晶圆W由图10所示的上升支撑方块92支撑于处理槽11内。当洁净该晶圆W时,上升支撑方块92位于该处理槽11内使得晶圆W下沉于该洁净溶剂5内。然而,当干燥该晶圆W时,上升支撑方块92将之上升至高于处理槽11,如图11所示。

    室盖12覆盖处理槽11,并将从处理槽11满溢出的洁净溶剂导回至回流线54。室盖12也包括复数喷嘴14。喷嘴14接收外源提供的氮气,更将该氮气供应至该室盖12内以用该氮气充满该室盖12。特别是,当该晶圆W上升至该洁净溶剂的液体表面时,喷嘴14将氮气喷于晶圆W上,来去除已附着于该晶圆W表面上的洁净溶剂。

    更安装加热器80以加热流向该喷嘴14的氮气。如果需要,加热器80可加热该氮气以更有效地去除附着于该晶圆W表面上的洁净溶剂。

    槽84安置于处理槽11下方。槽84包含在既定晶圆高度的DIW,使得该处理槽11的较低部份沉于DIW的晶圆表面下方。水平面传感器88安置于该槽84内。水平面传感器88感测DIW的高度,使得该处理槽11的较低部份永远位于DIW高度的下方。

    超音波产生器86安置在槽84下方。超音波产生器86可为一般的超音波产生器。超音波产生器86所产生的超音波穿透槽84内的DIW,接着穿透处理槽11与洁净溶剂5的容器而传送至晶圆W。

    亦即,当DIW注入至槽84且处理槽11的该较低部份下沉到DIW下方时,在洁净该晶圆W时,超音波产生器86所产生的超音波穿透DIW而传送至该处理槽11。

    洁净溶剂混合单元50包括IPA槽18与19,以及分别连接至该IPA槽18与19的混合槽24与25。因为IPA槽18与19彼此平行放置,外源送来的IPA可同时注入至IPA槽18与19。同样,因为混合槽24与25彼此平行放置,外源送来的DIW可同时注入至混合槽24与25。

    各IPA槽18与19具复数水平面传感器20。该些水平面传感器20感测注入至IPA槽18与19内的IPA之量,以注入所需的IPA量。各混合槽24与25具复数水平面传感器21。该些水平面传感器21感测注入至混合槽24与25内的DIW之量,以便注入所需的DIW量。

    参考符号44代表满溢汲管线。如下描述,当透过回流线54或汲取线90退回的洁净溶剂上升超过混合槽24与25内的既定高度时。满溢汲管线44将该洁净溶剂排出至混合槽24与25外部。

    IPA槽18与19分别连接至混合槽24与25。因此在混合槽24与25内,由IPA槽18与19送来的IPA依既定比率而混合于DIW。在此,注入至IPA槽18与19内的IPA之量与注入至混合槽24与25内的DIW之量可分别由水平面传感器20与21测量。因此,可调整IPA对DIW的浓度,因而,在混合槽24与25内部可获得具所需浓度的洁净溶剂。亦即,可获得如图12~图19内所示的IPA浓度。

    各连接管线56分割成两个管线。IPA补充泵22与23分别安置于经分割的此两连接管线56之一内。IPA补充泵22与23用以额外与快速将IPA槽18与19送来的IPA的正确量注入至混合槽24与25。

    因为IPA是可挥发性,IPA在洁净溶剂循环过程中可能逐渐挥发。当IPA挥发时,洁净溶剂内的IPA浓度变低。因此,IPA补充泵22与23补充IPA的短缺量。

    如上述,在各混合槽24与25内,IPA与DIW以所需比率进行混合。额外安装氮气泡产生器26以完全混合IPA与DIW。氮气泡产生器26接收外源送来的氮气,将该氮气喷至混合槽24与25的较低部份,使得包含于混合槽24与25内的DIW与IPA能完全混合。

    同样,在本实施例中,洁净溶剂混合单元50包括IPA槽18与19;以及混合槽24与25。然而,IPA槽与混合槽的数量可增加。

    混合槽24与25经过混合溶剂供应阀28与29而连接至供应管线58。

    混合溶剂供应阀28与29交替式打开,并不同时打开。亦即,当打开混合溶剂供应阀28时,混合溶剂供应阀29是关闭的。另外,当关闭混合溶剂供应阀28时,则打开混合溶剂供应阀29。这意味着,当混合槽24内的洁净溶剂被循环且注入至处理槽11内时,混合槽25内的洁净溶剂并不被循环。亦即,在只打开混合溶剂供应阀28以只利用混合槽24内的洁净溶剂来洁净该晶圆W时且在既定时期之后,洁净溶剂的污染程度将超过所允许的污染程度,此时关闭混合溶剂供应阀28,打开混合溶剂供应阀29;则循环混合槽25内的洁净溶剂以持续洁净该晶圆W。

    如上述,当混合槽25内的洁净溶剂注入至处理槽11内时,打开混合槽24的混合溶剂排出阀30以将混合槽24内的受污染洁净溶剂排出。当混合槽24完全净空时,关闭混合溶剂排出阀30,IPA与DIW重新从外部注入,依所需比率混合IPA与DIW,并将混合物保留于混合槽24内。

    通过交替式使用混合槽24与25,可持续供应干净的洁净溶剂,而不需终止洁净与干燥晶圆W的装置。因此,晶圆可快速与有效地洁净与干燥。

    分别安置于混合槽24与25下方的排出管线64与65将混合槽24与25内的洁净溶剂排出至收集单元82,且其被混合溶剂排出阀30与31打开与关闭。

    收集单元82基本上收集因为晶圆洁净而被污染至等于或超过允许污染度的洁净溶剂,并将被污染的洁净溶剂再制成纯IPA与DIW。

    收集单元82包括:连接至排出管线64与65并接收被污染洁净溶剂的加热槽70;连接至加热槽70的IPA收集槽74与DIW收集槽78;将从加热槽70流至IPA收集槽74的IPA内所包含的杂质去除的IPA过滤器72;以及将从加热槽70流至DIW收集槽78的DIW内所包含的杂质去除的DIW过滤器76。

    加热槽70接收并加热洁净溶剂,并蒸发洁净溶剂内的具相当低沸点的IPA以将洁净溶剂分解成DIW与IPA。亦即,加热槽70利用IPA与DIW的沸点不同而将洁净溶剂分解成DIW与IPA。

    在加热槽70内回复成气态的IPA被IPA过滤器72过滤,移动至IPA收集槽74内,冷却,并及时凝结成液态。

    可安装另一冷却器来凝结IPA。IPA收集槽74所收集的IPA注入至洁净溶剂混合单元50的IPA槽18与19,并且被再使用。

    在IPA流出至加热槽70外部后,受污染的DIW仍保留于加热槽70内。受污染的DIW由DIW过滤器76过滤并暂时储存于DIW收集槽78内。收集于DIW收集槽78内的DIW注入至洁净溶剂混合单元50的混合槽24与25,并且被再使用。因此,重复使用洁净溶剂可相当程度地节省洁净溶剂。

    洁净溶剂供应单元52将从洁净溶剂混合单元50送来的既定浓度的洁净溶剂移动至处理槽11内,其包括:循环泵36,过滤器38,IPA浓度测量器40与液体颗粒计数器42。

    循环泵36经过混合溶剂供应阀28与29而连接至混合槽24与25。循环泵36透过洁净溶剂供应单元52而将混合槽24与25内的洁净溶剂倾注至处理槽11内。

    经循环泵36而倾注入处理槽11内的洁净溶剂由过滤器38净化。过滤器38传送洁净溶剂并将过滤包含于该洁净溶剂内的杂质,延长洁净溶剂的可用期间至其最大使用期间。

    连接至过滤器38的IPA浓度测量器40检查洁净溶剂内的正在循环的IPA浓度。因为IPA是可挥发性,在洁净溶剂环循过程中,IPA浓度可能逐渐降低。为此,安置IPA浓度测量器40以持续性检查在洁净溶剂内的IPA浓度。当IPA浓度测量器40感测到IPA浓度降低时,IPA补充泵22与23将IPA槽18与19内补充至混合槽24与25使得洁净溶剂能回至最佳浓度。

    液体颗粒计数器42侦测正在循环的洁净溶剂内的液体颗粒以决定是否要替换洁净溶剂。液体颗粒乃是未被过滤器38滤出的污染物。

    经过洁净溶剂供应单元52注入至处理槽11的洁净溶剂在处理槽11内洁净该晶圆W,从处理槽11溢出,并回流至回流线54。

    流经回流线54再次流经液体颗粒计数器43。液体颗粒计数器42侦测流经处理槽11的洁净溶剂内的液体颗粒,并再度检查经历晶圆W的洁净的该洁净溶剂污染度。流经回流线54的洁净溶剂经由回流阀60与61而回流至混合槽24与25。

    通过将晶圆W抬高至超过洁净溶剂的液体表面而将晶圆W干燥。亦即,当晶圆W抬高至超过洁净溶剂的液体表面,因为洁净溶剂的表面张力,首先将晶圆W干燥。接着,当抬高晶圆W时,氮气经由喷嘴14而喷至晶圆W上以再次干燥晶圆W。

    将晶圆W抬高至超过洁净溶剂的液体表面的过程包括:利用上升支撑方块92(示于图10中)来将晶圆移动至超过洁净溶剂的液体表面但维持洁净溶剂的表面高度;以及降低洁净溶剂的表面高度但不移动晶圆。

    汲取线90用以降低洁净溶剂的表面高度但不移动晶圆。汲取线90连接至处理槽11与混合槽24或25的较低部份,并将处理槽11内的洁净溶剂5向下排出,使得首先干燥晶圆。

    汲取线90控制回流阀60与61以将洁净溶剂回流至处于使用状态下的混合槽24与25之一。

    如上述,根据本发明,用以洁净与干燥半导体晶圆的装置包括:依所需比率预先混合洁净溶剂的洁净溶剂混合单元50;接收该洁净溶剂混合单元50送来的该洁净溶剂并将该洁净溶剂送至该处理槽11;以及将该处理槽11内的用于该半导体晶圆洁净的该洁净溶剂回流至该洁净溶剂混合单元50。因此,因为该洁净溶剂可永远维持于正确浓度,半导体晶圆的洁净与干燥的效果是良好的。

    因为从洁净溶剂混合单元50排出的该洁净溶剂透过该洁净溶剂混合单元50回流,接着再度使用以进行洁净制作工艺,此装置是具经济效应的。特别是,收集单元82将污染度等于或高于允许污染度的洁净溶剂分解成纯IPA与DIW。因此,可重复使用该洁净溶剂,可显著减少洁净溶剂的放弃量,可减少环境污染。

    利用该洁净与干燥装置来洁净与干燥一半导体晶圆的方法可基本上分成四个步骤。此四个步骤将于底下描述。

    在第一步骤中,混合IPA与DIW。如上述,混合IPA与DIW是由洁净溶剂混合单元50进行。亦即,混合槽24与25接收IPA与DIW,接着IPA与DIW被氮气泡产生器26完全混合。

    在第二步骤中,第一步骤中混合IPA与DIW所得的洁净溶剂收注入至处理槽11内以在该处理槽11内接触到该晶圆。

    洁净溶剂可根据两种方式来接触该晶圆。其中一种方式是,晶圆W预先放于该处理槽11内,接着将该洁净溶剂注入至该处理槽11内以逐渐提高该洁净溶剂的液体表面使得该晶圆W浸于该洁净溶剂内。另一种方式是,当持续将洁净溶剂注入于该处理槽11内以维持该洁净溶剂于既定表面高度时,将该晶圆W降下以浸入于该洁净溶剂内。

    图2绘示垂直下降的一晶圆W,而图3绘示利用侧边摆动来下降的一晶圆W。当晶圆W是侧边摇动而下降时,该晶圆W磨擦于洁净溶剂5上,这将增加洁净溶剂效果。

    除了这两种方法,将一晶圆浸于一洁净溶剂内的方法可改变成多种形式。

    为将一洁净溶剂注入于预先放置有一晶圆的该处理槽11内使得该晶圆浸入于该洁净溶剂内,处理槽11必需预先清空。为清空该处理槽11,打开汲取线90以将该处理槽11内的该洁净溶剂回流至该混合槽24与25。

    当该晶圆浸入于该洁净溶剂内时,较好是移动该晶圆以将该晶圆摩擦于该洁净溶剂直到该晶圆分开于该洁净溶剂。

    图4a~图4d在该洁净溶剂内移动的一晶圆。

    图4a绘示垂直摆动的一晶圆W;图4b绘示水平摆动的一晶圆W;图4c绘示绕着垂直轴(Y轴)旋转的一晶圆W;图4d绘示绕着水平轴(X轴)旋转之一晶圆W。

    如上述,将该晶圆移动于洁净溶剂内,各种类型颗粒的杂质可从晶圆表面有效去除。

    在第三步骤中,晶圆W分开于洁净溶剂5。图5~图7绘示将该晶圆W分开于洁净溶剂5的方法。

    在图5与图6中,该晶圆W上升至维持于一定水平面高度的该洁净溶剂5的液体表面;而在图7中,将该洁净溶剂5排出而将该晶圆W留于该处理槽11内。同样在图5中,该晶圆W垂直上升,而在图6中,该晶圆W侧边摆动而上升使得该晶圆W与该洁净溶剂5间的摩擦能增加。

    如图5与图6所示,将该晶圆W从该处理槽11内取出的路径可改变成其它方式。

    必需停止将该洁净溶剂5注入于该处理槽11内且必需将该汲取线90打开,以将该洁净溶剂排出,如图7所示。当打开该汲取线90时,处理槽11内的该洁净溶剂5回流至正处于操作中的混合槽。

    在该晶圆W完全分开于该洁净溶剂5时,进行第四步骤。在第四步骤中,剩余的洁净溶剂要从已分开于洁净溶剂5的该晶圆W表面去除。同样,该第四步骤进行于排除该洁净溶剂5的该处理槽11内;或者当该洁净溶剂5仍保留于该处理槽11内时,该第四步骤进行于该处理槽11上方。

    在该第四步骤中,具高温的氮气,较好是在50~150℃的温度范围内,依既定气压而喷于该晶圆W的表面上以去除残余于该晶圆W表面上的该洁净溶剂。

    图8绘示当该晶圆W上升至高于该处理槽11时的状态,热氮气集中喷于该晶圆W的表面上。在此状态中,因为氮气的喷洒压力以及该氮气传来的热能使得该残余洁净溶剂能被去除。

    图9绘示热氮气以垂直层流方式喷洒于该晶圆W上的状态。之后,该热氮气接触该晶圆W的表面以将热能传至该晶圆W表面使得混合洁净被蒸发与干燥。

    图10~图12用以解释当氮气喷于该晶圆上时,改变晶圆相对于上升支撑方块与侧边支撑方块的位置的步骤。对于上升支撑方块与侧边支撑方块,公知技术已提出不同类型的上升支撑方块与侧边支撑方块。

    上升支撑方块92上升与下降所支撑的复数晶圆。当晶圆W上升时,侧边支撑方块94暂时将该晶圆W分开于该上升支撑方块92使得该晶圆W的下边缘Z分开于该上升支撑方块92,如图12所示。当上升支撑方块92下降时,侧边支撑方块94完全分开于该晶圆W使得该晶圆W通过该侧边支撑方块94间的间隔。

    由图10可发现,当晶圆W由该上升支撑方块92支撑时,该晶圆W浸于该洁净溶剂5下方。侧边支撑方块94位于处理槽11上方。侧边支撑方块94彼此平行且可沿着箭头指示方向移动。如果需要的话,侧边支撑方块94可支撑该晶圆W的侧边,如图12所示。

    如图10所示,该该晶圆W完全洁净于该洁净溶剂5下方时,上升支撑方块92依箭头方向U而上升,使得该晶圆W分开于该洁净溶剂5。之后,氮气喷于该晶圆W上。

    参考图11,上升支撑方块92往上移动至完全超过该处理槽11且该晶圆W位于该些侧边支撑方块94之间。在此,因为该晶圆W的下边缘Z接触到该上升支撑方块92,氮气无法到达该下边缘Z,因此下边缘Z未被完全干燥。因此,该些侧边支撑方块94依箭头方向A移动以支撑该晶圆W的侧边,此时该上升支撑方块92暂时下降,如图12所示。

    参考图12,该些侧边支撑方块94支撑该晶圆W的侧边且该上升支撑方块92往下移动,使得氮气喷到该下边缘Z。在此,该上升支撑方块92不能下沉于该洁净溶剂5下方。

    当该晶圆W完全干燥时,该上升支撑方块92下降且该侧边支撑方块94分开于该晶圆W使得该上升支撑方块92再次支撑该晶圆W,接着该晶圆W从该上升支撑方块92取出。

    最后,经过第一~第四步骤,晶圆是完全洁净与干燥。

    图13~图20绘示有关于注入洁净溶剂至处理槽的所需时间的调整IPA浓度的方式。当IPA浓度适当调整成工作条件或其它需求时,可改善洁净效果。此外,IPA浓度的调整可由参考图1描述的该IPA补充泵22与23而实现。

    图13绘示包含既定比率的IPA与DIW的洁净溶剂注入至处理槽而不改变IPA浓度的状态。

    图14绘示当只先注入DIW于处理槽内接着逐渐增加IPA于DIW内直到IPA浓度达既定浓度,则停止供应IPA的状态。

    图15绘示当注入至处理槽内的洁净溶剂的IPA浓度逐渐增加直到IPA浓度达既定浓度,则停止供应IPA的状态。

    图16绘示IPA对DIW的浓度是定期地增加,而非逐渐增加。

    图17绘示只先注入纯IPA于处理槽内,接着在既定时期内注入DIW至处理槽内使得IPA浓度变低。

    图18绘示包含既定IPA浓度的洁净溶剂注入于处理槽内,接着从既定时间点后减少IPA的增加以只供应DIW。

    图19绘示先将包含既定IPA浓度的洁净溶剂注入于处理槽内,接着逐渐增加IPA使得IPA浓度变高。

    图20绘示先将包含既定IPA浓度的洁净溶剂注入于处理槽内,接着逐渐减少IPA的增加使得IPA浓度变低。

    在根据本发明的洁净与干燥半导体晶圆的装置与方法中,在将IPA与DIW注入于处理槽前,完全混合IPA与DIW使得洁净与干燥工作可有效进行。同样,洁净溶剂可重复使用以避免浪费洁净溶剂。

    此外,该半导体晶圆当成待洁净物的一例。然而,待洁净物不受限于半导体晶圆,且本发明可应用于不同标的物,包括液晶显示装置的基板,可记型光盘片的基板,光罩的基板等。

    虽然本发明已以一较佳实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何熟悉此技术者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许之更动与润饰,因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

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本发明提供一种洁净与干燥半导体晶圆的装置与方法。在包括异丙醇与去离子水的洁净溶剂注入于一处理槽之前,异丙醇与去离子水先依所需比率预先混合。因此,因为去离子水而残留的化合物可有效去除,且因为异丙醇而产生的水印可有效避免。因此,可增加洁净与干燥效果,且可重复使用洁净溶剂。 。

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