專利名稱：潔凈與干燥半導體晶圓的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種潔凈與干燥半導體晶圓的方法與裝置，且特別是有關(guān)于一種使用異丙醇與去離子水的混告劑做為潔凈溶劑來潔凈與干燥半導體晶圓的方法與裝置，其中因為在將異丙醇與去離子水注入至用以進行潔凈制作工藝的處理槽之前便將異丙醇與去離子水以正確比率預先混合，可增加潔凈與干燥效果且潔凈制作工藝中所用的潔凈溶劑可被循環(huán)再使用。
在另一潔凈方法中，先進行硫酸-雙氧水溶液(Piranha)潔凈步驟以利用硫酸與過氧化氫的混合物而在高溫下去除如感光劑或表面活性劑的有機污染物；最后進行HF潔凈步驟以從該晶圓的表面去除天然氧化層；而同時從該天然氧化層去除金屬污染物。
上述傳統(tǒng)潔凈方法的問題在于，在潔凈過程中使用大量化學溶劑，且化學潔凈主要是酸與鹽基(base)的混合物，此混合物的主要是過氧化氫；因此無法輕易處理廢水。大量使用化學溶劑與大量使用潔凈水將增加潔凈成本且有關(guān)環(huán)保問題。
因為大部份潔凈制作工藝在高溫下進行，用于潔凈的化學溶劑將會分解與蒸發(fā)，這將減少潔凈溶劑的生命周期以及潔凈效果。此外，因為過度使用去離子水(DIW)，潔凈溶劑的再使用率降低。同樣，因為上述傳統(tǒng)潔凈制作工藝包括多重步驟，要進行潔凈制作工藝將需要大量配備。
在此種潔凈制作工藝之后要進行干燥該晶圓的制作工藝。干燥制作工藝包括旋干(spin dry)，異丙醇(IPA)蒸汽干燥，IPA層干燥等。通過將晶圓旋轉(zhuǎn)于高速的離心力，進行旋干以將殘留于晶圓上的潔凈溶劑去除。進行IPA蒸汽干燥步驟使得IPA蒸汽接觸晶圓表面，且如濕氣等殘留于晶圓表面上的殘留液體被IPA取代，接著被去除。進行IPA干燥使得晶圓下沉到具DIW層與IPA層的潔凈溶劑內(nèi)，DIW與IPA依序接觸該晶圓以利用DIW潔凈該殘留液體，且此殘留液體被IPA取代。IPA層干燥也稱為液滴(Marangoni)干燥。
然而，在旋干中，旋轉(zhuǎn)裝置中所產(chǎn)生的塵粒可能因半導體晶圓的電荷而被吸附至半導體晶圓上。特別是，濕氣殘留于用以將該半導體晶圓切割成各芯片的刻線，溝槽或接觸孔內(nèi)，并產(chǎn)生水印(water mark)。
在IPA蒸汽干燥中，因為蒸汽區(qū)域是不固定的，IPA蒸汽無法均勻接觸半導體晶圓。因此，產(chǎn)生水印的機率相當?shù)?。同樣，因為使用易燃IPA蒸汽，可能有火花意外產(chǎn)生。
甚至，在某種程度上，液滴干燥可解決發(fā)生于旋干或IPA蒸汽干燥過程中所發(fā)生的問題。然而，液滴干燥在去除可能殘留于晶圓表面上的如顆粒的各類型污染物上并不十分有效。
根據(jù)本發(fā)明的觀點之一，提供一種潔凈與干燥一半導體晶圓的裝置。該裝置包括一處理槽，一潔凈溶劑混合單元，一潔凈溶劑供應單元，以及一回流線。該處理槽接收一外源送來的一潔凈溶劑，且該半導體晶圓是在該處理槽內(nèi)潔凈與干燥。該潔凈溶劑混合單元將要注入至該處理槽的潔凈溶劑依既定比率混合，其包括一異丙醇槽，其接收一外源送來的異丙醇；一混合醇槽，其接收一外源送來的去離子水，其至連接至該異丙醇槽以接收包含于該異丙醇槽內(nèi)的異丙醇并混合異丙醇與去離子水；以及水平面感測裝置，其感測注入至該異丙醇槽內(nèi)的異丙醇的量與注入至該異丙醇槽內(nèi)的異丙醇之量。該潔凈溶劑供應單元連接該混合槽至該處理槽并供應混合于該混合槽內(nèi)的該潔凈溶劑至該處理槽內(nèi)。用于該半導體晶圓的潔凈內(nèi)的該潔凈溶劑系透過回流線而回流至該混合槽。
該潔凈溶劑混合單元的二或多個異丙醇槽系平行內(nèi)連接，該混合槽分別連接至該些異丙醇槽且彼此放置，使得各異丙醇槽與各混合槽形成一群組，且該潔凈溶劑透過從二或多個群組中選出的一群組內(nèi)的一混合槽而循環(huán)。
該水平面感測裝置安置于該些異丙醇槽內(nèi)的復數(shù)水平面?zhèn)鞲衅饕约鞍仓糜谠撔┗旌喜蹆?nèi)的復數(shù)水平面?zhèn)鞲衅鳌?br> 該潔凈溶劑混合單元更包括一氮氣泡產(chǎn)生器，其注入一氮氣至該混合槽以完全混合去離子水與異丙醇。
異丙醇補充泵安裝于該些異丙醇槽與該些混合槽之間，其額外供應該些異丙醇槽內(nèi)之所需量的異丙醇至該些混合槽內(nèi)。
該潔凈溶劑供應單元包括一循環(huán)泵，一過濾器，一異丙醇濃度測量器以及一液體顆粒計數(shù)器。該循環(huán)泵將該些混合槽內(nèi)的該潔凈溶劑傾注至該處理槽內(nèi)。該過濾器過濾流經(jīng)該循環(huán)泵的該潔凈溶劑內(nèi)的雜質(zhì)。該異丙醇濃度測量器檢查通過該過濾器的該潔凈溶劑內(nèi)的異丙醇濃度。該液體顆粒計數(shù)器偵測流至該處理槽內(nèi)的該潔凈溶劑內(nèi)所包含的液體顆粒之量。
該回流線包括一液體顆粒計數(shù)器，其偵測從該處理槽回流至該些混合槽的該潔凈溶劑內(nèi)所包含的液體顆粒之量。
該裝置還包括一加熱槽，一異丙醇過濾器，一異丙醇收集器，一去離子水過濾器，以及一去離子水收集器。該加熱槽連接至該潔凈溶劑混合單元，其接收該些混合槽送來的該潔凈溶劑并加熱該潔凈溶劑，利用異丙醇與去離子水間的沸點不同而從該潔凈溶劑蒸發(fā)出異丙醇以將該潔凈溶劑分解成純異丙醇與去離子水。該異丙醇過濾器連接至該加熱槽并濾出異丙醇蒸汽的雜質(zhì)。該異丙醇收集器接收被該異丙醇過濾器過濾的異丙醇并濃縮異丙醇。該去離子水過濾器連接至該加熱槽并傳送剩余于該加熱槽內(nèi)的去離子水以過濾去離子水的雜質(zhì)。該去離子水收集器其接收被該去離子水過濾器過濾的去離子水并暫時儲存去離子水。
一槽更安裝于該處理槽下方，其接收一外源送來的去離子水并浸著該處理槽的較低部份，其中該槽包括一超音波產(chǎn)生器，其產(chǎn)生超音波，將該超音波穿透去離子水與該處理槽而傳送至正在該處理槽內(nèi)潔凈的該半導體晶圓。
根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，也提供一種潔凈與干燥一晶圓的方法?；旌先ルx子水與異丙醇以形成一潔凈溶劑。注入該潔凈溶劑至一處理槽內(nèi)使得該潔凈溶劑接觸該處理槽內(nèi)的該半導體晶圓以潔凈該半導體晶圓。在潔凈該半導體晶圓后，分開該半導體晶圓與該潔凈溶劑。干燥已分開于該潔凈溶劑的該半導體晶圓以去除殘留于該半導體晶圓上的該潔凈溶劑。
在該潔凈溶劑注入于該處理槽之前，該半導體晶圓放置于該處理槽內(nèi)。
在完成將該潔凈溶劑注入于該處理槽之后，該半導體晶圓浸入于該潔凈溶劑內(nèi)。
該半導體晶圓從該處理槽抬高使得該半導體晶圓分開于該潔凈溶劑。
該潔凈溶劑從該處理槽排出，使得該半導體晶圓分開于該潔凈溶劑。
該潔凈溶劑中的該異丙醇濃度隨時間改變以調(diào)整該異丙醇濃度至標的濃度。
一熱氮氣噴于該半導體晶圓的該表面上，接觸并干燥該半導體晶圓的該表面。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的潔凈與干燥半導體晶圓的裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的解釋在潔凈與干燥半導體晶圓時將半導體晶圓浸入處理槽的步驟；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的解釋在潔凈與干燥半導體晶圓時將半導體晶圓浸入處理槽的步驟；圖4a～4d顯示將半導體晶圓移至潔凈溶劑內(nèi)以更有效潔凈已放入處理槽內(nèi)的半導體晶圓；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的潔凈與干燥半導體晶圓的方法來半導體晶圓潔凈于處理槽后，將該半導體晶圓從潔凈溶劑分離出的方法；圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的潔凈與干燥半導體晶圓的方法來半導體晶圓潔凈于處理槽后，將該半導體晶圓從潔凈溶劑分離出的步驟；圖7是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的潔凈與干燥半導體晶圓的方法來半導體晶圓潔凈于處理槽后，將該半導體晶圓從潔凈溶劑分離出的步驟；圖8是在根據(jù)本發(fā)明實施例的潔凈與干燥半導體晶圓的方法，將噴氮氣以干燥一半導體晶圓之步驟；圖9是在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的潔凈與干燥半導體晶圓的方法，將噴氮氣以干燥一半導體晶圓的步驟；圖10～圖12解釋當將氮氣噴于半導體晶圓上時，改變半導體晶圓相對于上升支撐方塊的位置的步驟；以及圖13～圖20顯示在根據(jù)本發(fā)明實施例的用于潔凈與干燥半導體晶圓的潔凈溶劑中調(diào)整IPA濃度的各種方式。
5潔凈溶劑 11處理槽12室蓋14噴嘴18、19IPA槽 20、21水平面?zhèn)鞲衅?2、23IPA補充泵24、25混合槽 26氮氣泡產(chǎn)生器28、29混合溶劑供應閥30、31混合溶劑排出閥 36循環(huán)泵38過濾器 40IPA濃度測量器42、43液體顆粒計數(shù)器 44滿溢汲管線50潔凈溶劑混合單元52潔凈溶劑供應單元54回流線 56連接管線58供應管線60、61回流閥64與65排出管線70加熱槽72IPA過濾器 74IPA收集槽76DIW過濾器 78DIW收集槽80加熱器 82收集單元84槽 86超音波產(chǎn)生器88水平面?zhèn)鞲衅?0汲取線92上升支撐方塊94側(cè)邊支撐方塊圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的潔凈與干燥半導體晶圓的裝置的示意圖。參考圖1，該裝置包括處理槽11，潔凈溶劑混合單元50。潔凈溶劑供應單元52，回流線54，汲取線90與收集單元82。晶圓W潔凈與干燥于該處理槽11內(nèi)。潔凈溶劑混合單元50依既定比率來預先混合要注入至該處理槽11的潔凈溶劑。潔凈溶劑供應單元52將混合于潔凈溶劑混合單元50內(nèi)的該潔凈溶劑移動至處理槽11內(nèi)并檢查該潔凈溶劑的狀態(tài)?；亓骶€54將處理槽11內(nèi)的使用于潔凈制作工藝內(nèi)卻滿溢出來的潔凈溶劑回流至該潔凈溶劑混合單元50。
如果需要的話，汲取線90可將處理槽11流出的潔凈溶劑退回至潔凈溶劑混合單元50。收集單元82連接至潔凈溶劑混合單元50并收集受污染的潔凈溶劑以將該受污染的潔凈溶劑分解成IPA與DIW。
處理槽11可容納待潔凈與干燥之一或多晶圓，并連接至潔凈溶劑供應單元52與回流線54。處理槽11的較高部份由公知室蓋(chambercover)12覆蓋。
晶圓W由圖10所示的上升支撐方塊92支撐于處理槽11內(nèi)。當潔凈該晶圓W時，上升支撐方塊92位于該處理槽11內(nèi)使得晶圓W下沉于該潔凈溶劑5內(nèi)。然而，當干燥該晶圓W時，上升支撐方塊92將之上升至高于處理槽11，如圖11所示。
室蓋12覆蓋處理槽11，并將從處理槽11滿溢出的潔凈溶劑導回至回流線54。室蓋12也包括復數(shù)噴嘴14。噴嘴14接收外源提供的氮氣，更將該氮氣供應至該室蓋12內(nèi)以用該氮氣充滿該室蓋12。特別是，當該晶圓W上升至該潔凈溶劑的液體表面時，噴嘴14將氮氣噴于晶圓W上，來去除已附著于該晶圓W表面上的潔凈溶劑。
更安裝加熱器80以加熱流向該噴嘴14的氮氣。如果需要，加熱器80可加熱該氮氣以更有效地去除附著于該晶圓W表面上的潔凈溶劑。
槽84安置于處理槽11下方。槽84包含在既定晶圓高度的DIW，使得該處理槽11的較低部份沉于DIW的晶圓表面下方。水平面?zhèn)鞲衅?8安置于該槽84內(nèi)。水平面?zhèn)鞲衅?8感測DIW的高度，使得該處理槽11的較低部份永遠位于DIW高度的下方。
超音波產(chǎn)生器86安置在槽84下方。超音波產(chǎn)生器86可為一般的超音波產(chǎn)生器。超音波產(chǎn)生器86所產(chǎn)生的超音波穿透槽84內(nèi)的DIW，接著穿透處理槽11與潔凈溶劑5的容器而傳送至晶圓W。
亦即，當DIW注入至槽84且處理槽11的該較低部份下沉到DIW下方時，在潔凈該晶圓W時，超音波產(chǎn)生器86所產(chǎn)生的超音波穿透DIW而傳送至該處理槽11。
潔凈溶劑混合單元50包括IPA槽18與19，以及分別連接至該IPA槽18與19的混合槽24與25。因為IPA槽18與19彼此平行放置，外源送來的IPA可同時注入至IPA槽18與19。同樣，因為混合槽24與25彼此平行放置，外源送來的DIW可同時注入至混合槽24與25。
各IPA槽18與19具復數(shù)水平面?zhèn)鞲衅?0。該些水平面?zhèn)鞲衅?0感測注入至IPA槽18與19內(nèi)的IPA之量，以注入所需的IPA量。各混合槽24與25具復數(shù)水平面?zhèn)鞲衅?1。該些水平面?zhèn)鞲衅?1感測注入至混合槽24與25內(nèi)的DIW之量，以便注入所需的DIW量。
參考符號44代表滿溢汲管線。如下描述，當透過回流線54或汲取線90退回的潔凈溶劑上升超過混合槽24與25內(nèi)的既定高度時。滿溢汲管線44將該潔凈溶劑排出至混合槽24與25外部。
IPA槽18與19分別連接至混合槽24與25。因此在混合槽24與25內(nèi)，由IPA槽18與19送來的IPA依既定比率而混合于DIW。在此，注入至IPA槽18與19內(nèi)的IPA之量與注入至混合槽24與25內(nèi)的DIW之量可分別由水平面?zhèn)鞲衅?0與21測量。因此，可調(diào)整IPA對DIW的濃度，因而，在混合槽24與25內(nèi)部可獲得具所需濃度的潔凈溶劑。亦即，可獲得如圖12～圖19內(nèi)所示的IPA濃度。
各連接管線56分割成兩個管線。IPA補充泵22與23分別安置于經(jīng)分割的此兩連接管線56之一內(nèi)。IPA補充泵22與23用以額外與快速將IPA槽18與19送來的IPA的正確量注入至混合槽24與25。
因為IPA是可揮發(fā)性，IPA在潔凈溶劑循環(huán)過程中可能逐漸揮發(fā)。當IPA揮發(fā)時，潔凈溶劑內(nèi)的IPA濃度變低。因此，IPA補充泵22與23補充IPA的短缺量。
如上述，在各混合槽24與25內(nèi)，IPA與DIW以所需比率進行混合。額外安裝氮氣泡產(chǎn)生器26以完全混合IPA與DIW。氮氣泡產(chǎn)生器26接收外源送來的氮氣，將該氮氣噴至混合槽24與25的較低部份，使得包含于混合槽24與25內(nèi)的DIW與IPA能完全混合。
同樣，在本實施例中，潔凈溶劑混合單元50包括IPA槽18與19；以及混合槽24與25。然而，IPA槽與混合槽的數(shù)量可增加。
混合槽24與25經(jīng)過混合溶劑供應閥28與29而連接至供應管線58。
混合溶劑供應閥28與29交替式打開，并不同時打開。亦即，當打開混合溶劑供應閥28時，混合溶劑供應閥29是關(guān)閉的。另外，當關(guān)閉混合溶劑供應閥28時，則打開混合溶劑供應閥29。這意味著，當混合槽24內(nèi)的潔凈溶劑被循環(huán)且注入至處理槽11內(nèi)時，混合槽25內(nèi)的潔凈溶劑并不被循環(huán)。亦即，在只打開混合溶劑供應閥28以只利用混合槽24內(nèi)的潔凈溶劑來潔凈該晶圓W時且在既定時期之后，潔凈溶劑的污染程度將超過所允許的污染程度，此時關(guān)閉混合溶劑供應閥28，打開混合溶劑供應閥29；則循環(huán)混合槽25內(nèi)的潔凈溶劑以持續(xù)潔凈該晶圓W。
如上述，當混合槽25內(nèi)的潔凈溶劑注入至處理槽11內(nèi)時，打開混合槽24的混合溶劑排出閥30以將混合槽24內(nèi)的受污染潔凈溶劑排出。當混合槽24完全凈空時，關(guān)閉混合溶劑排出閥30，IPA與DIW重新從外部注入，依所需比率混合IPA與DIW，并將混合物保留于混合槽24內(nèi)。
通過交替式使用混合槽24與25，可持續(xù)供應干凈的潔凈溶劑，而不需終止?jié)崈襞c干燥晶圓W的裝置。因此，晶圓可快速與有效地潔凈與干燥。
分別安置于混合槽24與25下方的排出管線64與65將混合槽24與25內(nèi)的潔凈溶劑排出至收集單元82，且其被混合溶劑排出閥30與31打開與關(guān)閉。
收集單元82基本上收集因為晶圓潔凈而被污染至等于或超過允許污染度的潔凈溶劑，并將被污染的潔凈溶劑再制成純IPA與DIW。
收集單元82包括連接至排出管線64與65并接收被污染潔凈溶劑的加熱槽70；連接至加熱槽70的IPA收集槽74與DIW收集槽78；將從加熱槽70流至IPA收集槽74的IPA內(nèi)所包含的雜質(zhì)去除的IPA過濾器72；以及將從加熱槽70流至DIW收集槽78的DIW內(nèi)所包含的雜質(zhì)去除的DIW過濾器76。
加熱槽70接收并加熱潔凈溶劑，并蒸發(fā)潔凈溶劑內(nèi)的具相當?shù)头悬c的IPA以將潔凈溶劑分解成DIW與IPA。亦即，加熱槽70利用IPA與DIW的沸點不同而將潔凈溶劑分解成DIW與IPA。
在加熱槽70內(nèi)回復成氣態(tài)的IPA被IPA過濾器72過濾，移動至IPA收集槽74內(nèi)，冷卻，并及時凝結(jié)成液態(tài)。
可安裝另一冷卻器來凝結(jié)IPA。IPA收集槽74所收集的IPA注入至潔凈溶劑混合單元50的IPA槽18與19，并且被再使用。
在IPA流出至加熱槽70外部后，受污染的DIW仍保留于加熱槽70內(nèi)。受污染的DIW由DIW過濾器76過濾并暫時儲存于DIW收集槽78內(nèi)。收集于DIW收集槽78內(nèi)的DIW注入至潔凈溶劑混合單元50的混合槽24與25，并且被再使用。因此，重復使用潔凈溶劑可相當程度地節(jié)省潔凈溶劑。
潔凈溶劑供應單元52將從潔凈溶劑混合單元50送來的既定濃度的潔凈溶劑移動至處理槽11內(nèi)，其包括循環(huán)泵36，過濾器38，IPA濃度測量器40與液體顆粒計數(shù)器42。
循環(huán)泵36經(jīng)過混合溶劑供應閥28與29而連接至混合槽24與25。循環(huán)泵36透過潔凈溶劑供應單元52而將混合槽24與25內(nèi)的潔凈溶劑傾注至處理槽11內(nèi)。
經(jīng)循環(huán)泵36而傾注入處理槽11內(nèi)的潔凈溶劑由過濾器38凈化。過濾器38傳送潔凈溶劑并將過濾包含于該潔凈溶劑內(nèi)的雜質(zhì)，延長潔凈溶劑的可用期間至其最大使用期間。
連接至過濾器38的IPA濃度測量器40檢查潔凈溶劑內(nèi)的正在循環(huán)的IPA濃度。因為IPA是可揮發(fā)性，在潔凈溶劑環(huán)循過程中，IPA濃度可能逐漸降低。為此，安置IPA濃度測量器40以持續(xù)性檢查在潔凈溶劑內(nèi)的IPA濃度。當IPA濃度測量器40感測到IPA濃度降低時，IPA補充泵22與23將IPA槽18與19內(nèi)補充至混合槽24與25使得潔凈溶劑能回至最佳濃度。
液體顆粒計數(shù)器42偵測正在循環(huán)的潔凈溶劑內(nèi)的液體顆粒以決定是否要替換潔凈溶劑。液體顆粒乃是未被過濾器38濾出的污染物。
經(jīng)過潔凈溶劑供應單元52注入至處理槽11的潔凈溶劑在處理槽11內(nèi)潔凈該晶圓W，從處理槽11溢出，并回流至回流線54。
流經(jīng)回流線54再次流經(jīng)液體顆粒計數(shù)器43。液體顆粒計數(shù)器42偵測流經(jīng)處理槽11的潔凈溶劑內(nèi)的液體顆粒，并再度檢查經(jīng)歷晶圓W的潔凈的該潔凈溶劑污染度。流經(jīng)回流線54的潔凈溶劑經(jīng)由回流閥60與61而回流至混合槽24與25。
通過將晶圓W抬高至超過潔凈溶劑的液體表面而將晶圓W干燥。亦即，當晶圓W抬高至超過潔凈溶劑的液體表面，因為潔凈溶劑的表面張力，首先將晶圓W干燥。接著，當抬高晶圓W時，氮氣經(jīng)由噴嘴14而噴至晶圓W上以再次干燥晶圓W。
將晶圓W抬高至超過潔凈溶劑的液體表面的過程包括利用上升支撐方塊92(示于圖10中)來將晶圓移動至超過潔凈溶劑的液體表面但維持潔凈溶劑的表面高度；以及降低潔凈溶劑的表面高度但不移動晶圓。
汲取線90用以降低潔凈溶劑的表面高度但不移動晶圓。汲取線90連接至處理槽11與混合槽24或25的較低部份，并將處理槽11內(nèi)的潔凈溶劑5向下排出，使得首先干燥晶圓。
汲取線90控制回流閥60與61以將潔凈溶劑回流至處于使用狀態(tài)下的混合槽24與25之一。
如上述，根據(jù)本發(fā)明，用以潔凈與干燥半導體晶圓的裝置包括依所需比率預先混合潔凈溶劑的潔凈溶劑混合單元50；接收該潔凈溶劑混合單元50送來的該潔凈溶劑并將該潔凈溶劑送至該處理槽11；以及將該處理槽11內(nèi)的用于該半導體晶圓潔凈的該潔凈溶劑回流至該潔凈溶劑混合單元50。因此，因為該潔凈溶劑可永遠維持于正確濃度，半導體晶圓的潔凈與干燥的效果是良好的。
因為從潔凈溶劑混合單元50排出的該潔凈溶劑透過該潔凈溶劑混合單元50回流，接著再度使用以進行潔凈制作工藝，此裝置是具經(jīng)濟效應的。特別是，收集單元82將污染度等于或高于允許污染度的潔凈溶劑分解成純IPA與DIW。因此，可重復使用該潔凈溶劑，可顯著減少潔凈溶劑的放棄量，可減少環(huán)境污染。
利用該潔凈與干燥裝置來潔凈與干燥一半導體晶圓的方法可基本上分成四個步驟。此四個步驟將于底下描述。
在第一步驟中，混合IPA與DIW。如上述，混合IPA與DIW是由潔凈溶劑混合單元50進行。亦即，混合槽24與25接收IPA與DIW，接著IPA與DIW被氮氣泡產(chǎn)生器26完全混合。
在第二步驟中，第一步驟中混合IPA與DIW所得的潔凈溶劑收注入至處理槽11內(nèi)以在該處理槽11內(nèi)接觸到該晶圓。
潔凈溶劑可根據(jù)兩種方式來接觸該晶圓。其中一種方式是，晶圓W預先放于該處理槽11內(nèi)，接著將該潔凈溶劑注入至該處理槽11內(nèi)以逐漸提高該潔凈溶劑的液體表面使得該晶圓W浸于該潔凈溶劑內(nèi)。另一種方式是，當持續(xù)將潔凈溶劑注入于該處理槽11內(nèi)以維持該潔凈溶劑于既定表面高度時，將該晶圓W降下以浸入于該潔凈溶劑內(nèi)。
圖2繪示垂直下降的一晶圓W，而圖3繪示利用側(cè)邊擺動來下降的一晶圓W。當晶圓W是側(cè)邊搖動而下降時，該晶圓W磨擦于潔凈溶劑5上，這將增加潔凈溶劑效果。
除了這兩種方法，將一晶圓浸于一潔凈溶劑內(nèi)的方法可改變成多種形式。
為將一潔凈溶劑注入于預先放置有一晶圓的該處理槽11內(nèi)使得該晶圓浸入于該潔凈溶劑內(nèi)，處理槽11必需預先清空。為清空該處理槽11，打開汲取線90以將該處理槽11內(nèi)的該潔凈溶劑回流至該混合槽24與25。
當該晶圓浸入于該潔凈溶劑內(nèi)時，較好是移動該晶圓以將該晶圓摩擦于該潔凈溶劑直到該晶圓分開于該潔凈溶劑。
圖4a～圖4d在該潔凈溶劑內(nèi)移動的一晶圓。
圖4a繪示垂直擺動的一晶圓W；圖4b繪示水平擺動的一晶圓W；圖4c繪示繞著垂直軸(Y軸)旋轉(zhuǎn)的一晶圓W；圖4d繪示繞著水平軸(X軸)旋轉(zhuǎn)之一晶圓W。
如上述，將該晶圓移動于潔凈溶劑內(nèi)，各種類型顆粒的雜質(zhì)可從晶圓表面有效去除。
在第三步驟中，晶圓W分開于潔凈溶劑5。圖5～圖7繪示將該晶圓W分開于潔凈溶劑5的方法。
在圖5與圖6中，該晶圓W上升至維持于一定水平面高度的該潔凈溶劑5的液體表面；而在圖7中，將該潔凈溶劑5排出而將該晶圓W留于該處理槽11內(nèi)。同樣在圖5中，該晶圓W垂直上升，而在圖6中，該晶圓W側(cè)邊擺動而上升使得該晶圓W與該潔凈溶劑5間的摩擦能增加。
如圖5與圖6所示，將該晶圓W從該處理槽11內(nèi)取出的路徑可改變成其它方式。
必需停止將該潔凈溶劑5注入于該處理槽11內(nèi)且必需將該汲取線90打開，以將該潔凈溶劑排出，如圖7所示。當打開該汲取線90時，處理槽11內(nèi)的該潔凈溶劑5回流至正處于操作中的混合槽。
在該晶圓W完全分開于該潔凈溶劑5時，進行第四步驟。在第四步驟中，剩余的潔凈溶劑要從已分開于潔凈溶劑5的該晶圓W表面去除。同樣，該第四步驟進行于排除該潔凈溶劑5的該處理槽11內(nèi)；或者當該潔凈溶劑5仍保留于該處理槽11內(nèi)時，該第四步驟進行于該處理槽11上方。
在該第四步驟中，具高溫的氮氣，較好是在50～150℃的溫度范圍內(nèi)，依既定氣壓而噴于該晶圓W的表面上以去除殘余于該晶圓W表面上的該潔凈溶劑。
圖8繪示當該晶圓W上升至高于該處理槽11時的狀態(tài)，熱氮氣集中噴于該晶圓W的表面上。在此狀態(tài)中，因為氮氣的噴灑壓力以及該氮氣傳來的熱能使得該殘余潔凈溶劑能被去除。
圖9繪示熱氮氣以垂直層流方式噴灑于該晶圓W上的狀態(tài)。之后，該熱氮氣接觸該晶圓W的表面以將熱能傳至該晶圓W表面使得混合潔凈被蒸發(fā)與干燥。
圖10～圖12用以解釋當?shù)獨鈬娪谠摼A上時，改變晶圓相對于上升支撐方塊與側(cè)邊支撐方塊的位置的步驟。對于上升支撐方塊與側(cè)邊支撐方塊，公知技術(shù)已提出不同類型的上升支撐方塊與側(cè)邊支撐方塊。
上升支撐方塊92上升與下降所支撐的復數(shù)晶圓。當晶圓W上升時，側(cè)邊支撐方塊94暫時將該晶圓W分開于該上升支撐方塊92使得該晶圓W的下邊緣Z分開于該上升支撐方塊92，如圖12所示。當上升支撐方塊92下降時，側(cè)邊支撐方塊94完全分開于該晶圓W使得該晶圓W通過該側(cè)邊支撐方塊94間的間隔。
由圖10可發(fā)現(xiàn)，當晶圓W由該上升支撐方塊92支撐時，該晶圓W浸于該潔凈溶劑5下方。側(cè)邊支撐方塊94位于處理槽11上方。側(cè)邊支撐方塊94彼此平行且可沿著箭頭指示方向移動。如果需要的話，側(cè)邊支撐方塊94可支撐該晶圓W的側(cè)邊，如圖12所示。
如圖10所示，該該晶圓W完全潔凈于該潔凈溶劑5下方時，上升支撐方塊92依箭頭方向U而上升，使得該晶圓W分開于該潔凈溶劑5。之后，氮氣噴于該晶圓W上。
參考圖11，上升支撐方塊92往上移動至完全超過該處理槽11且該晶圓W位于該些側(cè)邊支撐方塊94之間。在此，因為該晶圓W的下邊緣Z接觸到該上升支撐方塊92，氮氣無法到達該下邊緣Z，因此下邊緣Z未被完全干燥。因此，該些側(cè)邊支撐方塊94依箭頭方向A移動以支撐該晶圓W的側(cè)邊，此時該上升支撐方塊92暫時下降，如圖12所示。
參考圖12，該些側(cè)邊支撐方塊94支撐該晶圓W的側(cè)邊且該上升支撐方塊92往下移動，使得氮氣噴到該下邊緣Z。在此，該上升支撐方塊92不能下沉于該潔凈溶劑5下方。
當該晶圓W完全干燥時，該上升支撐方塊92下降且該側(cè)邊支撐方塊94分開于該晶圓W使得該上升支撐方塊92再次支撐該晶圓W，接著該晶圓W從該上升支撐方塊92取出。
最后，經(jīng)過第一～第四步驟，晶圓是完全潔凈與干燥。
圖13～圖20繪示有關(guān)于注入潔凈溶劑至處理槽的所需時間的調(diào)整IPA濃度的方式。當IPA濃度適當調(diào)整成工作條件或其它需求時，可改善潔凈效果。此外，IPA濃度的調(diào)整可由參考圖1描述的該IPA補充泵22與23而實現(xiàn)。
圖13繪示包含既定比率的IPA與DIW的潔凈溶劑注入至處理槽而不改變IPA濃度的狀態(tài)。
圖14繪示當只先注入DIW于處理槽內(nèi)接著逐漸增加IPA于DIW內(nèi)直到IPA濃度達既定濃度，則停止供應IPA的狀態(tài)。
圖15繪示當注入至處理槽內(nèi)的潔凈溶劑的IPA濃度逐漸增加直到IPA濃度達既定濃度，則停止供應IPA的狀態(tài)。
圖16繪示IPA對DIW的濃度是定期地增加，而非逐漸增加。
圖17繪示只先注入純IPA于處理槽內(nèi)，接著在既定時期內(nèi)注入DIW至處理槽內(nèi)使得IPA濃度變低。
圖18繪示包含既定IPA濃度的潔凈溶劑注入于處理槽內(nèi)，接著從既定時間點后減少IPA的增加以只供應DIW。
圖19繪示先將包含既定IPA濃度的潔凈溶劑注入于處理槽內(nèi)，接著逐漸增加IPA使得IPA濃度變高。
圖20繪示先將包含既定IPA濃度的潔凈溶劑注入于處理槽內(nèi)，接著逐漸減少IPA的增加使得IPA濃度變低。
在根據(jù)本發(fā)明的潔凈與干燥半導體晶圓的裝置與方法中，在將IPA與DIW注入于處理槽前，完全混合IPA與DIW使得潔凈與干燥工作可有效進行。同樣，潔凈溶劑可重復使用以避免浪費潔凈溶劑。
此外，該半導體晶圓當成待潔凈物的一例。然而，待潔凈物不受限于半導體晶圓，且本發(fā)明可應用于不同標的物，包括液晶顯示裝置的基板，可記型光盤片的基板，光罩的基板等。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許之更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種潔凈與干燥半導體晶圓的裝置，其特征在于該裝置包括一處理槽，接收一外源送來的一潔凈溶劑，且該半導體晶圓是在該處理槽內(nèi)潔凈與干燥；一潔凈溶劑混合單元，要注入至該處理槽的潔凈溶劑系依既定比率混合，其包括一異丙醇槽，其接收一外源送來的異丙醇；一混合醇槽，其接收一外源送來的去離子水，其至連接至該異丙醇槽以接收包含于該異丙醇槽內(nèi)的異丙醇并混合異丙醇與去離子水；以及水平面感測裝置，其感測注入至該異丙醇槽內(nèi)的異丙醇之量與注入至該異丙醇槽內(nèi)的異丙醇之量；一潔凈溶劑供應單元，其連接該混合槽至該處理槽并供應混合于該混合槽內(nèi)的該潔凈溶劑至該處理槽內(nèi)；以及一回流線，用于該半導體晶圓的潔凈內(nèi)的該潔凈溶劑系透過該回流線而回流至該混合槽。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該潔凈溶劑混合單元的二或多個異丙醇槽平行地相互連接，該混合槽分別連接至該些異丙醇槽且彼此放置，使得各異丙醇槽與各混合槽形成一群組，且該潔凈溶劑透過從二或多個群組中選出的一群組內(nèi)的一混合槽而循環(huán)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于該水平面感測裝置安置于該些異丙醇槽內(nèi)的復數(shù)水平面?zhèn)鞲衅饕约鞍仓糜谠撔┗旌喜蹆?nèi)的復數(shù)水平面?zhèn)鞲衅鳌?br> 4.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于該潔凈溶劑混合單元還包括一氮氣泡產(chǎn)生器，其注入一氮氣至該混合槽以完全混合去離子水與異丙醇。
5.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于異丙醇補充泵安裝于該些異丙醇槽與該些混合槽之間，其額外供應該些異丙醇槽內(nèi)的異丙醇之所需量至該些混合槽內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于該潔凈溶劑供應單元包括一循環(huán)泵，其將該些混合槽內(nèi)的該潔凈溶劑傾注至該處理槽內(nèi)；一過濾器，其過濾流經(jīng)該循環(huán)泵的該潔凈溶劑內(nèi)的雜質(zhì)；一異丙醇濃度測量器，其檢查通過該過濾器的該潔凈溶劑內(nèi)的異丙醇濃度；一液體顆粒計數(shù)器，其偵測流至該處理槽內(nèi)的該潔凈溶劑內(nèi)所包含的液體顆粒之量。
7.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于該回流線包括一液體顆粒計數(shù)器，其偵測從該處理槽回流至該些混合槽的該潔凈溶劑內(nèi)所包含的液體顆粒之量。
8.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于還包括一加熱槽，其連接至該潔凈溶劑混合單元，其接收該些混合槽送來的該潔凈溶劑并加熱該潔凈溶劑，利用異丙醇與去離子水間的沸點不同而從該潔凈溶劑蒸發(fā)出異丙醇以將該潔凈溶劑分解成純異丙醇與去離子水；一異丙醇過濾器，其連接至該加熱槽并濾出異丙醇蒸汽的雜質(zhì)；一異丙醇收集器，其接收該異丙醇過濾器過濾的異丙醇并濃縮異丙醇；一去離子水過濾器，連接至該加熱槽并傳送剩余于該加熱槽內(nèi)的去離子水以過濾去離子水的雜質(zhì)；以及一去離子水收集器，其接收該去離子水過濾器過濾的去離子水并暫時儲存去離子水。
9.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于一槽更安裝于該處理槽下方，其接收一外源送來的去離子水并浸著該處理槽的較低部份，其中該槽包括一超音波產(chǎn)生器，其產(chǎn)生超音波，將該超音波穿透去離子水與該處理槽而傳送至正在該處理槽內(nèi)潔凈的該半導體晶圓。
10.一種潔凈與干燥一晶圓的方法，其特征在于該方法包括(a)混合去離子水與異丙醇以形成一潔凈溶劑；(b)注入該潔凈溶劑至一處理槽內(nèi)使得該潔凈溶劑接觸該處理槽內(nèi)的該半導體晶圓以潔凈該半導體晶圓；(c)在潔凈該半導體晶圓后，分開該半導體晶圓與該潔凈溶劑；(d)干燥已分開于該潔凈溶劑的該半導體晶圓以去除殘留于該半導體晶圓上的該潔凈溶劑。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在該步驟(b)中，在該潔凈溶劑注入于該處理槽之前，該半導體晶圓放置于該處理槽內(nèi)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在該步驟(b)中，在完成將該潔凈溶劑注入于該處理槽之后，該半導體晶圓浸入于該潔凈溶劑內(nèi)。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在該步驟(c)中，該半導體晶圓從該處理槽上升使得該半導體晶圓分開于該潔凈溶劑。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在該步驟(c)中，該潔凈溶劑從該處理槽排出，使得該半導體晶圓分開于該潔凈溶劑。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在該步驟(a)中，該潔凈溶劑中的該異丙醇濃度隨時間改變以調(diào)整該異丙醇濃度至標的濃度。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在該步驟(d)中，一熱氮氣噴于該半導體晶圓的該表面上，接觸并干燥該半導體晶圓的該表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種潔凈與干燥半導體晶圓的裝置與方法。在包括異丙醇與去離子水的潔凈溶劑注入于一處理槽之前，異丙醇與去離子水先依所需比率預先混合。因此，因為去離子水而殘留的化合物可有效去除，且因為異丙醇而產(chǎn)生的水印可有效避免。因此，可增加潔凈與干燥效果，且可重復使用潔凈溶劑。
文檔編號H01L21/302GK1441466SQ0310494
公開日2003年9月10日 申請日期2003年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月28日
發(fā)明者樸真求, 李仲淵, 尹能九, 李昌根, 李相虎 申請人:A技術(shù)株式會社