CN101740344A - 半导体制造设备的清洁方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体制造设备的清洁方法及装置。在该方法的一实施例中，将该半导体制造设备置于一腔室中；导入一流体至该腔室中；控制该流体的压力及温度使其转变为超流体状态；以该超临界流体接触该半导体制造设备以清洁该半导体制造设备；自该腔室中移去该超临界流体；以及自该腔室中移去该半导体制造设备。本发明在清洗半导体设备时不但清洗效率高，而且清洗设备使用方便，成本较低。

Description

半导体制造设备的清洁方法及装置

技术领域

本发明涉及从半导体制造设备中移除杂质的方法及装置，且特别涉及以超临界流体移除半导体制造设备中的杂质的方法及装置。

背景技术

半导体制造设备，例如前开式晶片盒(wafer FOUP)、晶片盒(PODs)、晶片载具(wafer carriers)、光掩模载具(reticle carriers)等，皆经常使用在各种工艺中，处理及制造各种半导体装置。半导体装置产生的污染物经常会污染这些设备。例如，像是光致抗蚀剂及高分子残余物通常会污染前开式晶片盒(wafe FOUP)及晶片盒(PODs)的夹缝，除非将这些污染物完全移除，否则这些污染物仍会交互污染其他的半导体装置，即会影响到半导体装置效能及降低良率。目前，已发展各种湿式(例如去离子水及溶液)及干式(例如等离子体)的清洁工艺用于消除各式各样的污染物。然而，随着半导体产业转进更大的晶片尺寸，例如18英寸的晶片，在前开式晶片盒(waferFOUP)中的夹缝数量及夹缝区域也随之剧增以承载450mm的晶片。现有用于清洁半导体制造设备的方法并不足以有效彻底清洁这些设备。例如前开式晶片盒为封闭式的设计，如使用传统的润洗方法非常难以清洁。而且，这些设备通常相当巨大、昂贵及复杂，必须使用多种不同形态清洁容器及进行连续不断地的清洁，其需消耗相当可观的清洁流体，也表示需要耗费许多成本以清洁这些设备。

发明内容

根据上述及其他在下列会详述的理由，本发明提供一种改良方法来清洁这些半导体制造设备，以改善使用传统清洁方法的缺点。

本发明提供一种半导体制造设备的清洁方法，包括：将一半导体制造设备置于一腔室中；导入一超临界流体至该腔室中；以该超临界流体接触该半导体制造设备来清洁该半导体制造设备；自该腔室中移去该超临界流体；以及自该腔室中移去该半导体制造设备。

本发明也提供一种一半导体制造设备的清洁方法，包括：将该半导体制造设备置于一腔室中；导入一流体至该腔室；控制该流体的压力及温度使该流体到达超临界状态；通过该超临界流体接触该半导体制造设备来清洁该半导体制造设备：自该腔室中移去该超临界流体；以及自该腔室中移去该半导体制造设备。

本发明更提供一种半导体制造设备的清洁装置，包括：一流体供应来源；一连接至该流体供应来源的腔室，该半导体制造设备置于该腔室中，其中该腔室用于接收从流体供应来源流进的一流体，用以清洁该半导体制造设备；一温度及压力控制系统，用以使该流体进入超临界状态；以及一连接至该腔室的储存槽，该储存槽用于收集由该腔室流出的污染的超临界流体。

本发明在清洗半导体设备时不但清洗效率高，而且清洗设备使用方便，成本较低。

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为一实施例的半导体制造设备的清洁装置剖面图。

图2为一实施例的半导体制造设备的清洁流程图。

上述附图中的附图标记说明如下：

100～半导体制造设备的清洁装置

110～反应腔室

115～半导体制造设备

120～加热单元            125～液体供应来源

130～泵                  135～液体供应管路

140～废物回收管路        145～储存槽

150～冷却单元

具体实施方式

本发明提供以超临界流体来清洁半导体制造设备的方法及装置。这些超临界流体包括，但不限于：二氧化碳、氙气、氩气、氦气、氪气、氮气、甲烷、乙烷、丙烷、戊烷、乙烯、甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、环己醇、氨气、一氧化二氮(nitrous oxide)、氧气、六氟化硅、氟甲烷(methyl fluoride)、一氯三氟甲烷(chlorotrifluoromethane)、水或前述的组合。

二氧化碳在超临界状态下可代替有机溶剂来做清洁上的应用。二氧化碳超临界流体比起传统有机溶剂的优点为其包含超临界流体独特的性质，及使用二氧化碳可减少环境安全的风险，当其暴露在一般环境条件下即可以气体状态移除。具有超临界流体特性的物质，当其超过临界点(critical point)时(临界压力及临界温度)，液相及气相之间的界线会消失，此时此物质只会以一种超临界流体的相存在。在此超临界流体相中，物质会具有些许气体的性质及些许液体的性质。例如，超临界流体具有和气体一样的扩散性质，可到达传统溶剂无法达到的空间，而这对于移除在固定结构的夹缝及间隙相当重要，例如可用于清洁前开式晶片盒。因此，超临界流体具有优异的清洁特性。

在清洁的应用上，超临界流体可选择与其他成份一起使用，例如为助溶剂(co-solvent)、界面活性剂、螯合剂(chelating agents)、反应物(reactants)或前述的组合。在一实施例中，助溶剂可包含但不限于：醇类、含卤素的溶液、酯类、醚类、丙酮、胺类、酰胺类、芳香烃、脂肪烃、烯烃、合成及天然的碳氢化合物、有机硅烷、脂肪基吡咯酮(alkyl pyrrolidones)、石蜡(parraffins)、石油类的溶剂、其他合适的溶剂或前述的组合。此助溶剂与超临界流体互溶或不互溶皆可。在另一实施例中，螯合剂可包含但不限于：一个或多个胺类及酰胺类的群组，像是乙烯二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid；EDTA)、乙二胺二邻羟苯基乙酸(ethylenediaminedihydroxyphenylacetic acid；EDDHA)、乙二胺或甲基甲酰胺(methyl formamide)，或其他有机酸，像是为亚胺基二醋酸(iminodiaceticacid)或草酸(oxalic acid)。界面活性剂的成分可包含一或多个极性官能基及一或多个非极性官能基，且一般认为界面活性剂可帮助超临界流体转换其界面。在又一实施例中，反应物可包含但不限于的是含硅化合物、氧化剂、含碳化合物、其他反应物或前述的组合。

本发明的实施例皆为有关于使用超临界流体清洁制造半导体制造设备的方法及装置。为了简化说明，接下来的清洁方法中皆以液体二氧化碳及/或超临界二氧化碳作描述。

图1显示为一实施例中用于清洁设备115的装置110，此装置适于使用超临界二氧化碳来清洁该设备。将设备115置于一反应腔室110，其中该设备115为暴露在超临界二氧化碳下。图1显示为清洁例如为前开式晶片盒(FOUP)的设备115，此设备可也包含其他设备像是晶片载具、晶舟盒(wafercassette)、光掩模载具(reticle carrier)、晶片盒(PODs)、光掩模储存盒(reticle storage POD；RSP)、前开式储存箱(front opening storage box；FOSB)、转盘组件(turntable assembly)、通用群集箱(global cluster box；GC box)或其类似物。在一实施例中，反应腔室110适合用于清洁可携带直径450mm晶片的前开式晶片盒。反应腔室110可包含一能使机器臂在清洁工艺进行时得以进入反应腔室来传送及接收前开式晶片盒的装置。为了确保在清洁工艺进行时，超临界流体依旧维持在超临界状态，反应腔室110必须维持在某种程度的温度及压力下。在一实施例中，此反应腔室110的压力约维持在500psi至5000psi之间，例如1000至4000psi。在较佳实施例中，此反应腔室110的压力约为3000psi。在一实施例中，此反应腔室110的温度约维持在0℃至100℃之间。在另一实施例中，此反应腔室的温度约在40℃至80℃之间。在更另一实施例中，此反应腔室的温度约在60℃左右。

对本发明的方法而言，维持在上述的热力及动力的条件具有关键性的影响，因此，反应腔室110可由加热单元120来加热和/或控制反应腔室的温度，使加热单元可进行加热和/或监控在反应腔室110中的温度。在一实施例中，加热单元120为配置于邻近墙壁或置于墙壁中，并可包含阻抗加热元件和/或其他加热装置。通常，此用于加热或用来监控控制腔室的技术是已公知的公开技术，因此不予赘述。

液体供应来源125可供应液体或超临界二氧化碳至反应腔室110。如图1显示为泵130可配置在液体供应来源125与反应腔室110的入口之间的液体供应管路135上，用以从液体供应来源125传送液体二氧化碳至充满整个反应腔室110。液体二氧化碳也可以先由泵130做第一次加压以使其进入反应腔室110中能具有一定的压力。关闭此反应腔室并以加热单元120加热液体二氧化碳至足够的温度以达到超临界状态。在另一实施例中，液体二氧化碳是以超临界流体的状态传送至反应腔室110中(而非传送液体二氧化碳进入腔室110，再设定腔室里面的条件以使液体变成超临界状态)。

此超临界流体会环绕在整个反应腔室110中，并且会和设备115作接触以对设备115作清洁并移除其上的废物层(waste layer)。此废物层可为各种像是累积在设备115上的或是设备115的夹缝中的各种废物层。此废物层也可包含但不限于：化学机械研磨残余物、离子注入后残余物(post-ion implantationresidues)、反应性离子蚀刻残余物(reactive ion etch residues)、灰化后残余物(post-ash residues)、光致抗蚀剂或前述的组合。这些设备在超临界流体二氧化碳中经过一足够时间而清洁干净之后，反应腔室110一个出口(图中未显示)会打开以对此腔室泄压，然后二氧化碳及任何废弃物质即可通至经由一废物回收管路140及一储存槽145用来储存或回收或排出或释放至大气中。清洁装置100可选择性地包含一冷却单元150用以降低二氧化碳的温度以利于排放至大气中。在一实施例中，可先降低反应腔室中的压力，使二氧化碳由超临界状态变为气态而较好排出反应腔室。并且，由反应腔室移除此清洁设备及接收另一个设备将其放置于适当的清洁位置，较佳是为全自动化。

本发明依图1所述的实施例中的清洁装置100，各种模块及结构可在不脱离于本发明的精神及范围下进行改变。例如，本领域普通技术人员常可使用流体装置像是泵及压缩机设置在任何一个管路之中，以帮助传送超临界流体。这些管路可包含导管或任何其他可用于传送液体及抵抗高压及高温的系统。并且，阀门可适当地存在于任何管线中。

图2显示为清洁半导体制造设备的方法的流程图。此方法200起始于步骤202，其为将半导体制造设备置于反应腔室中。步骤204将流体导入此腔室。步骤206为控制此流体的压力及温度，使其转变成超临界状态。步骤208为以超临界流体接触此半导体制造设备而将其清洁干净。步骤210为从反应腔室中移出超临界流体。步骤212为将此设备由反应腔室中移出。

虽然本发明已以数个较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种半导体制造设备的清洁方法，包括：

将一半导体制造设备置于一腔室中；

导入一超临界流体至该腔室中；

以该超临界流体接触该半导体制造设备来清洁该半导体制造设备：

自该腔室中移去该超临界流体；以及

自该腔室中移去该半导体制造设备。

2.如权利要求1所述的半导体制造设备的清洁方法，其中该半导体制造设备为一晶片载具、前开式晶片盒、晶舟盒、光掩模载具、晶片盒、光掩模储存盒、前开式储存箱、转盘组件或通用群集箱。

3.如权利要求1所述的半导体制造设备的清洁方法，其中该超临界流体择自由下列组成的组：二氧化碳、氮气、氩气、氙气、氦气、氪气、甲烷、乙烷、丙烷、戊烷、乙烯、甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、环己醇、氨气、一氧化二氮、氧气、六氟化硅、氟甲烷、一氯三氟甲烷、水及前述的组合。

4.如权利要求1所述的半导体制造设备的清洁方法，其中该清洁方法为在约500psi至5000psi的气压下且在约0℃至100℃的温度下进行。

5.如权利要求1所述的半导体制造设备的清洁方法，还包含导入一助溶剂(至该腔室中的该超临界流体。

6.如权利要求1所述的半导体制造设备的清洁方法，还包含对该腔室减压。

7.如权利要求1所述的半导体制造设备的清洁方法，其中该半导体制造设备上具有一废物层，且清洁该半导体制造设备的方法包含移除位于该半导体制造设备上的该废物层。

8.一种半导体制造设备的清洁方法，包括：

将该半导体制造设备置于一腔室中；

导入一流体至该腔室；

控制该流体的压力及温度使该流体到达超临界状态；

通过该超临界流体接触该半导体制造设备来清洁该半导体制造设备：

自该腔室中移去该超临界流体；以及

自该腔室中移去该半导体制造设备。

9.如权利要求8所述的半导体制造设备的清洁方法，其中该半导体制造设备为一晶片载具、前开式晶片盒、晶舟盒、光掩模载具、晶片盒、光掩模储存盒、前开式储存箱、转盘组件或通用群集箱。

10.如权利要求8所述的半导体制造设备的清洁方法，其中该超临界流体择自由下列组成的组：二氧化碳、氮气、氩气、氙气、氦气、氪气、甲烷、乙烷、丙烷、戊烷、乙烯、甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、环己醇、氨气、一氧化二氮、氧气、六氟化硅、氟甲烷、一氯三氟甲烷、水及前述的组合。

11.如权利要求8所述的半导体制造设备的清洁方法，其中该清洁方法为在约500psi至5000psi的气压下且约0℃至100℃的温度下进行。

12.如权利要求8所述的半导体制造设备的清洁方法，还包含导入一助溶剂至该腔室中的该超临界流体。

13.如权利要求8所述的半导体制造设备的清洁方法，其中该半导体制造设备上具有一废物层，且清洁该半导体制造设备的方法包含移除位于该半导体制造设备上的该废物层。

14.一种半导体制造设备的清洁装置，包括：

一流体供应来源；

一连接至该流体供应来源的腔室，该半导体制造设备置于该腔室中，其中该腔室用于接收从流体供应来源流进的一流体，用以清洁该半导体制造设备；

一温度及压力控制系统，用以使该流体进入超临界状态；以及

一连接至该腔室的储存槽，该储存槽用于收集由该腔室流出的污染的超临界流体。

15.如权利要求14所述的半导体制造设备的清洁装置，其中该半导体制造设备为一晶片载具、前开式晶片盒、晶舟盒、光掩模载具、晶片盒、光掩模储存盒、前开式储存箱、转盘组件或通用群集箱。

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