TW200301928A - Apparatus and methods for processing electronic component precursors - Google Patents

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200301928 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡翠 相關申請案 } 本專利申請案係在35 U.S.C. §119⑷下，主張對 2001.1 1.21提出之美國臨時申請案序號第6〇/331，733號之 優先權，其名稱為"動態臨限（1^加11^丁1^311〇1(1丨叫）,^在 此以引述方式將其全文併入參考。 發明領域 本發明與濕處理電子元件初期品之裝置及方法有關。更 特別§之，本發明與以具濃度受控之處理化學品烘乾電子 元件初期品（包含半導體晶圓）之裝置及方法有關。 發明背景 在製造積體電路期間，大量採用對諸如半導體晶圓、平 板及其它電子元件初期品等電子元件之濕處理。在諸如擴 散、離子佈植、磊晶長成、化學氣相沉積、半球形矽晶粒 長成、氧化物膜長成、金屬沉積、介電質沉積或其組合等 用以製備電子元件之處理步驟中施行濕處理較佳。在濕處 理期間，電子元件與一系列處理溶液接觸。處理溶液可能 係供例如蝕刻、移除光阻、清洗或洗濯電子元件之用。詳 見受讓予一共同受讓人及Burkman等人之例如美國專利第 4,577,650、4,740,249 ' 4,738,272、4,856,544、4,633,893 、4,778,532、4,917，123號與歐洲專利第0 233 184號，以及 1993年新澤西州（New Jersey)之Noyes Publication Parkridge 印行，Werner Kern編輯之半導體晶圓清洗技術手冊 (Handbook of Semiconductor Wafer Cleaning Technology) 200301928

(2) 第111-151頁中之濕化學物處理-液態清洗處理（Wet Chemical Processes-Aqueous Cleaning Processes)，在此以 引述方式將其全文所揭併入參考。 可供濕處理用之系統類型眾多。例如：電子元件之處理 可於與外界隔離之單一容器系統（諸如由Mattson Technology，Inc.供應之OmniTM系統）；對外界開放之單一容 器系統；具複數個對外界開放之洗滌缸之多重開放洗滌系 統（例如濕工作台）（諸如由Mattson Technology，Inc.供應之 AWPTM系統）；或單一晶圓處理器（諸如Dai Nippon Screen 之 AquaspinTM、Semitool 之 MillenniumTM 或 Verteq 之 SaharaTM)中為之。 一般係以下列處理將電子元件烘乾。可利用各種方法施 行半導體基板烘乾，目的在確保烘乾處理期間不產生污染 物。濕處理溶液及/或水（即使是純水）之液滴，蒸發時均會 在電子元件上殘留非所欲之水印。此外，在濕處理溶液中 之雜質成為潛在的污染源。此類雜質在電子元件初期品表 面上殘留非所欲之標記（例如水印）或其它殘留物。在烘乾 期間藉由液滴之移除，即可避免水印，且當液滴蒸發時， 液滴中殘留之雜質即不會留在電子元件表面上。 烘乾方法包含蒸發、在旋轉-洗濯-烘乾系統中之離心力 ’及晶圓之束或化學物烘乾。此類方法及用以施行此類方 法之裝置之實例揭如美國專利第4,778,532、4,911，761、 5,271，774號及歐洲專利第〇385536號。參考烘乾流體或處理 化學物之濃度，由既有之烘乾裝置及方法提供基本上固定 -6- 200301928

(3) 的供乾條件。部分方法及裝置可視稀釋之處理化學物提供 固定量之稀釋處理化學物。烘乾方法採用之稀釋處理化學 物里固疋’但受限於電子初期品固定於設備中之接觸點處 之烘乾效率。換言之，僅採用高濃度處理化學物源之烘乾 方耗費較高，因在烘乾處理期間需要大型蒸發器且在特定 處4木用之化學物較實際需求高。此外，在處理步驟期間， 與採用特殊處理化學物有關之環境考量中，濕處理系統需 具備改變處理化學物多寡之控制能力。如此一來，即持續 存在改善供烘乾電子元件用之裝置及方法之需求。此外， 即需以濃度受控之處理化學物之流體束處理電子元件初期 品之裝置及方法。 發明概要 本發明提供以流體束濕處理電子元件初期品之裝置及方 法。該裝置及方法可以具濃度受控之處理化 處理電子元件初期品。特別言之，該裝置及方法可= 理化學物濃度增加之局部區之流體束處理初期品。此外， 該裝置及方法可以具濃度受控之處理化學物(例如濃度稀 釋至低於飽和）之流體束處理初期品。再者，料置及方法 提供具處理化學物濃度降低之稀釋區之流體束。 在=態樣之一中，本發明與用以處理電子元件初期品之 方法另關，其中載運氣體與處理化學物接觸，俾 學物置人載運氣體中並形成流體束。隨後接著將至 添加處理化學物射入流體束中，俾於流體束中形成處 體濃度增加之局部區。可控制在局部區中之處理化學物濃 200301928

(4) 度，俾達成所欲之烘乾情況。在一實例中，於所選之間隔 時間將添加處理化學物射入流體束中，俾改變烘乾情況， 於關鍵步驟期間在流體束中達成高濃度處理化學物，並接 著回到低濃度處理化學物。在另一實例中，使流體束經過 冷凝器，將處理化學物自載運氣體中凝結，並形成凝結之 處理化學物。利用凝結之處理化學物於流體束中產生處理 化學物濃度增，加之局部區。在凝結之處理化學物一射入流 體束中或之後，即視需要將之汽化。在另一具體實施例中 ’於個別間隔時間將淨化之處理化學物射入流體束中，俾 形成受控於射入間隔造成之濃度之局部區。 在本發明之另一態樣中，控制流體束濃度（包含置於載運 氣體中之處理化學物），俾達成未飽和濃度。分析器測量在 流體束中之處理化學物濃度，並控制載運氣體之流速，俾 達成所欲濃度。或者，例如可藉由調整處理化學物流速控 制在流體束中之處理氣體濃度。 在又一實例中，將部分載運氣體射入流體束中，俾形成 處理化學物濃度降低之局部稀釋區。可控制在稀釋區中之 處理化學物濃度，俾達成所欲狀況。在一實例中，於所選 之間隔時間將載運氣體射入流體束中，俾改變烘乾條件， 於適當步驟期間在流體束中達成低濃度處理化學物，並接 著回到高濃度處理化學物。 在其另一態樣中，本發明與供處理電子元件初期品用之 裝置有關’其包括與載運氣體源流體通連之混合模組，俾 將處理化學物（諸如異丙醇）置入載運氣體（諸如氤氣）中，形 -8 - 200301928

(5) 成流體束。視需要配置噴灑器，俾促進處理化學物之置入 載運氣體内。配置與混合模組流體通連之第一歧管。可置 放用以供應流體束至冷凝器與累積器之第一歧管，俾收集 凝結之處理化學物。或者，可置玫第一歧管，俾供應流體 束至第二歧管。第二歧管自第一歧管接收流體束，並使至 少部分凝結之處理化學物與流體束混合。視需要配置一腔 ，用以自第二歧管接收流體束。視需要將蒸發器與第二歧 管操作上相連，用以將凝結之處理流體汽化。視需要配置 分析器’俾測量流體束中之處理化學物濃度，並用以與控 制器連結，俾達成所欲之處理狀況。 圖式簡述 熟悉此技藝者參閱隨附之細部描述及下列圖式，即可增 進對本發明之多個目的及優點之瞭解，其中： 圖1係依本發明供處理電子元件初期品用之裝置概略圖； 圖2係依本發明供處理電子元件初期品用之裝置之替代 具體實施例概略圖； 圖3係依本發明供處理電子元件初期品用之裝置之另_ 替代具體實施例概略圖； 圖4係依本發明供處理電子元件初期品用之裝置之另— 替代具體實施例概略圖。 闡釋性具體實施例之細部描述 本發明提供處理電子元件初期品之方法及裝置。本發明 進一步提供在濕處理期間烘乾電子元件初期品之方法及裝 置。以具濃度受控之處理化學物之烘乾流體束烘乾初期品 -9- 200301928

⑹ 。參閱圖1，將來自處理化學物源9之處理化學物通至混合 模組12。此外，自氣體源10經輸氣線η將載運氣體通至混 合模組12，俾使載運氣體與處理化學物接觸，藉以將處理 化學物置入載運氣體内並形成流體束。接著經由輸氣線3〇 將流體束導向第一歧管24。當第一歧管24位於第一位置處 時，經第二歧管25將流體束導向罩住電子元件初期品28之 腔26，俾施行初期品28處理。流體束經輸氣線31自第一歧 管24通至第二歧管25，並經輸氣線32自第二歧管25通至腔 26。藉由例如加熱帶之纏繞於輸氣線，將一或多條輸氣線 11、30、31及32加熱較佳。若有所需，則維持輸氣線之溫 度至足以確保處理化學物在抵達腔26前即汽化。例如：可 加熱11、30、31及/或32至約90〜120°C。 菖苐歧管Μ位於第二位置處時，自歧管24通入而經過 冷凝器16之流體束產生可儲存於累積器2〇中之凝結之處理 化學物。累積器20亦可用以使凝結之處理化學物與通過輸 氣線3 1與3 2之流體束混合或射入其中。在一具體實施例中 ，來自累積器20之凝結之處理化學物持續與流體束混合， 俾提供具相對恆定且濃度增加之處理化學物之流體束。或 者，可於所選之間隔時間將來自累積器2〇之部分凝結之處 理化學物引入流體束中。藉由在所選之間隔時間（例如處理 之關鍵期間）將來自累積器20之添加處理化學物射入載運 流體束中，流體束即具備處理化學物濃度增加之局部區。 處理之關鍵時點包含例如：當電子元件完全不具洗濯流體 時，以及當需將與洗濯及烘乾流體接觸之週遭裝置、容芎 -10- 200301928

⑺ 、固定機械裝置與所有其它硬體及表面之洗濯流體清除， 以避免電子元件再受污染時。 在本發明之進一步態樣中，控制流體束濃度使得處理化 學物濃度低於飽和。分析器27測量在流體束中之處理化學 物濃度，並由控制器29調整載運氣體流速，以達成所欲濃 度。或者，例如：可利用控制器29，藉由調整處理化學物 流速而控制流體束中之處理氣體濃度。此外，為提供具處 理化學物稀釋區之流體束，將載運氣體自氣體源1〇經輸氣 線33通至第二歧管25。 此處採用之術語”電子元件初期品，，包含例如半導體晶圓 、平板’及其它在電子元件（亦即積體電路）製造中採用之 疋件；CD ROM碟片；驅動記憶體硬碟；或多晶片模組。 亦即”載運氣體”中可置入處理化學物而形成流體束。載 運氣體可等效稱之為稀釋氣體。一載運氣體實例為氮氣， 但亦可採用自其它濕處理步驟期間可得之其它氣體束。 "。乾”或”供乾”係指所製之電子元件初期品在電子元件初 /月扣之可用部分上大致上無液滴較佳。濕處理溶液中之雜 質係潛在污染源、。此類雜質在電子元件初期品表面上留下 惱人之標記(例如水印)或其它殘留物。藉由烘乾期間之液 滴移除、’當液滴汽化時，存在液滴中之雜f不會殘留在電 2件初期品表面。但亦考量烘乾可僅包含移除處理或洗 ’體：即使是純液滴，亦即無污染物者，在表面上烘乾 二 才亦可犯留下惱人的水印。故此處採用之烘乾包 3理或洗/翟流體之移除，即使當此類移除會在電子元件 -11- 200301928 ⑻ 初期品表面上殘留膜或部 之 膜移除不致對電子㈣初期然’限制條件為後續 一 卞初期〇口造成不利影響。 此處》用之術語”濕處理，，係指電子 種液體(而後稱之為”處理液體"或"處理溶 二方式處理電子元件初期品。例如：可能欲對電子元二: 阻。亦欲於此類處理步驟間洗濯電子元件初期品。移^ 濕處理亦可包含電子元件初湘σ 'σσ _ 仵初期〇口與其它流體（諸如氣體 、洛乳、液體與条氣或氣體混合，或其組合）接觸之步驟。 此處採用之術語，，處理流體，，包含液體、氣體、在蒸氣相中 之液體’或其組合。此處採用之術語”蒸氣，，係用以包含部 分汽化之液體、飽和蒸氣、未飽和蒸氣、過飽和蒸氣或其 組合。 半導體製造一般描述於例如ρ· Gise等人之半導體與積體 電路製造技術（Semiconductor and Integrated Circuit

Fabrication Techniques)(Reston Publishing Co., Reston VA 1979)，在此以引述方式將其全文所揭併入參考。 復參閱圖1，處理化學物源9與氣體源1〇分別為適於容納 處理化學物與載運氣體之任何容器。例如：可將載運氣體 儲存於與裝置中其它元件經由流體線、管線或管路流體通 連之外部儲存槽中。特別言之，可將載運氣體以壓縮型式 儲存於適當之壓縮氣體圓桶中。 處理化學物源9與氣體源10和混合膜組12流體通連。在一 特殊具體實施例中，處理化學物為液體，且混合模組12使 -12- 200301928

(9) 得載運氣體得以經由處理化學物成為泡沫。選擇混合模組 12高度，在某種程度上，於足以將適量處理化學物置入載 運氣體之時間内，有助於確保載運氣體與混合模組丨2内之 處理化學物接觸。其它會影響處理化學物之置入載運氣體 内之因素包含載運氣體溫度、處理化學物溫度、載運氣體 與處理化學物接觸之表面積，及混合模組内壓力。據上述 ’混合模組12可視需要包含加熱器，將處理化學物加熱以 增加載運氣體中之處理化學物濃度。 w合模組1 2可視需要配置噴丨麗器14，俾促進經由處理化 學物之載運氣體泡沫化。噴灑器14增加載運氣體與處理化 學物接觸之表面積，藉以使得處理化學物更易置入載運氣 體内。在一特殊具體實施例中，噴灑器14係由燒結之聚四 氟乙烯（PTFE)材料形成，諸如美國專利第5,776,296號中所 述，在此以引述方式將其全文併入參考。 可充做醇類用之處理化學物實例如曱醇、乙醇、丨·丙醇 、異丙醇、η-丁醇、第二丁醇、第三丁醇，或第三戊基醇 、丙_、乙腈、六氟丙酮、硝基甲烷、醋酸、丙酸、甲氧 基乙醇、二氟乙烷、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、Μ，2-三氯 H2-三氟乙烷、1，2-二氯乙烷、三氯乙烷、過氟丁基 四氫呋喃、過氟-1，4-二曱基環己烷，或其組合。處理化學 物為<^至(：6醇類較佳，例如曱醇、乙醇、丨_丙醇、異丙醇 丁醇、第二丁醇、第三丁醇、第三戊基醇、戊醇、己 醇’或其組合。 虽第一歧管24位於其第二位置處時，混合模組12與冷凝 -13- 200301928

(ίο) 器16流體通連，藉以使得具置入之處理化學物之載運氣體 自混合模組12通過冷凝器16。冷凝器1 6使得處理化學物自 載運氣體凝結而出，形成凝結之處理化學物。若有必要， 可操作第一歧管24使其同時供應歧管25與冷凝器16 ^視需 要使閥門1 8操作連結至冷凝器16，俾使來自冷凝器16載運 氣體通過。累積器20與冷凝器16流體通連，用以接收與收 集凝結之處理化學物。累積器2〇亦可用以供應凝結之處理 化學物至第二歧管25。 當第一歧管24處於其第一位置處時，第二歧管25經由輸 氣線3 1自第一歧管24接收具置入之處理化學物之載運氣體 。當第二歧管25處於第一位置處時，第二歧管25與處理腔 26流體通連’將來自第一歧管24之流體束供應至腔26。在 一較佳具體實施例中，經腔26上方將流體束引入腔26中。 此處採用之術語’，處理腔”及”反應腔”係指容器（對空氣封閉 或開放）、洗滌缸 '濕工作台及其它適於供濕處理電子元件 用之儲存槽。術語”單一容器”係指任何濕處理系統，其中 在整個濕處理序列期間，均維持電子元件於一處理腔中。 當第二歧管25位於第二位置處時，來自累積器2〇之凝結 之處理化學物與來自歧管24之流體束混合形成具濃度之流 體束。據上述’第一歧官25可同時接收來自第一歧管24之 流體束及來自累積器20之凝結之處理化學物。在一特殊具 體實施例中，第二歧管25於所選間隔時間將數量經選擇之 凝結之處理化學物射入流體束中。凝結之處理化學物之射 入流體束中，可產生具處理化學物濃度增加之局部區之烘 -14· 200301928

⑼ 乾流體束。由濃度分析器27測量所得流體束濃度。利用分 析器27與控制器29之併用，於特定期間達成所欲之處理化 學物濃度。為達成高濃度處理化學物之局部區，在一實例 中’以控制器2 9調整來自累增器2 〇之凝結之處理化學物之 流動。 此外’控制器29可藉由調整流速（例如來自化學物源9之 處理化學物或來自氣體源1〇之載運氣體）而控制流體束中 之處理化學物濃度。 當第二歧管25位於第三位置處時，來自源1〇之載運氣體 經輸氣線3 3與來自第一歧管24之流體束混合，於流體束中 形成稀釋區。來自濕處理系統其它部分之稀釋氣體亦可連 接結至第二歧管25，用以於流體束中形成稀釋區。 視需要操作連結蒸發器或加熱器與第二歧管2 5，俾於凝 結之處理化學物一射入流體束或經短暫時間後即將凝結之 處理化學物汽化。凝結之處理化學物之汽化可進一步促進 具處理化學物濃度增加之局部區之流體束之產生。 可用以施行本發明之處理腔26一般包括任何已知之濕處 理系統’包含例如多重洗條缸系統（例如濕工作台）及單一 處理腔系統（對周遭開放或密閉）。實例見於丨993年新澤西 州之Noyes Publication Parkridge印行，Werner Kern編輯之 半導體晶圓清洗技術手冊第一章：Werner Kern之半導體晶 圓污染物及清洗技術概要與演進（〇verview and Evolution of Semiconductor Wafer Contamination and Cleaning Technology)及第三章：j)〇n C. Burkman、Donald Deal、 200301928

(12)

Donald C. Grant 及 Charlie A. Peterson之水溶液清洗處理 (Aqueous Cleaning Processes);以及 Marcel Dekker印行， Tadahiro Ohmi編輯之超清洗技術手冊（Ultraclean

Technology Handbook)卷 1 中之 Hiroyuki Horiki 與 Takao Nakazawa之”濕姓刻製程（Wet Etch Cleaning)” ，在此以引 述方式將其全文所揭併入參考。

在本發明之一具體實施例中，將電子元件初期品28罩於 單一處理腔系統中。採用諸如美國專利第4,778,532、 4,917，123、4,911，761、4,795,497、4,899,767、4,984,597 、4,633,893、4,917，123、4,738,272、4,577,650、5,571，337 及5,569,330號所揭做為單一處理腔系統較佳，在此以引述 方式將其全文所揭併入參考。較佳之市售單一處理腔系統 為諸如Mattson Technology製造之〇11111丨1^與〇1：1：®容器，及

Dainippon Screen製造之FL820L。此類系統較佳之因在於更 易於控制外來氣體及污染物程度。

牧操作中，該裝置可藉由將電子元件初期品2 8置入處理 腔26中，並經閥門或噴射埠將所欲之流體束引入腔％中， 對電子元件初期品28施行處理。一或多種具濃度增加處理 化學物之所欲處理流體束之形成如次。自處理化學物源9 將處理化學物通至混合模組12。接著將來自載運氣體源1〇 之載運氣體經輸氣線^至混合模組12。載運氣體與混合 模組12中之處理化學物接觸，藉以將處理化學物置入載運 氣體内，形成流體束。在給定溫度、壓力與流速下，：運 氣體中之處理化學物濃度低於飽和(例如重量百分比約〇ι -16· 200301928

(13) ppm至約12%)或接近飽和。或者，可關閉載運氣體，並採 用約100%之處理化學物。接著經輸氣線3〇將流體束通至.第 一歧官24。在處理容器26中無需烘乾流體期間，一般置放 第一歧管24使流體束通至冷凝器16與累積器2〇，並將凝結 之處理化學物積聚於累積器20中。在以流體束處理電子元 件初期品2 8前，以及在已收集足量之凝結之處理化學物後 ’置放第一歧管使得流體束通至第二歧管25。第二歧管25 維持將流體束通至腔2 6。當電子元件初期品2 8與具濃度之 流體束接觸時（例如處理中之關鍵點），第二歧管2 5可使部 分凝結之處理化學物與流體束混合形成具濃度之流體束。 當以具濃度之流體束處理完成時，再度置放第二歧管25使 知僅有流體束通至腔26。當以流體束處理完成時，可操作 第一歧管24 ,俾可流至冷凝器16，使液態處理化學物得以 積聚於累積器20中供往後使用。 依本發明之一裝置之一替代具體實施例概略繪如圖2。參 閱圖2，將來自處理化學物源1〇9之處理化學物通至氣體-液體接觸器112。此外，自氣體源11〇經輸氣線lu將載運氣 體通至接觸器112，俾形成流體束。接著將流體束導向歧管 124。處理化學物源1〇9亦與歧管125直接流體通連。當歧管 124位於第一位置處時，歧管124即將來自接觸器ιΐ2之流體 束供應至腔126。當歧管124處於第二位置處時，歧管124 即將來自處理化學物源1〇9之處理流體經歧管125供應至腔 126。視需要配置蒸發器135，俾於將處理化學物引入流體 束供流通至腔126中之用前，將處理化學物汽化。此外，視 200301928

(14) 需要於處理化學物源109與蒸發器l 3 5間置放淨化器及/或 過濾器，俾淨化及/或過濾處理化學物。視需要於輸氣線1 32 上採用熱繞線，俾維持處理化學物於氣態。再者，當歧管 124位於第三位置處時，歧管124將來自接觸器112之流體束 與來自處理化學物源109之處理化學物之混合物供應至腔 126。以濃度分析器127測量所得流體束濃度。利用分析器 127與控制器129之併用，於特定期間達成所欲之處理化學 物濃度。為達成高濃度處理化學物之局部區，在一實例中 ，以控制器129調整經第二歧管125來自化學物源109之處理 化學物之流動。 此外，控制器129可藉由調整流速（例如來自化學物源1 〇9 之處理化學物或經第一歧管124來自氣體源11〇之載運氣體） 而控制流體束中之處理化學物濃度。 在另一實例中，來自源110之載運氣體繞過接觸器112, 經輸氣線133與來自第一歧管124之流體束混合，形成流體 束中之稀釋區。來自濕處理系統之其它部分之稀釋氣體亦 可接至第一歧管124,供形成流體束中之稀釋區之用。依本 發明之裝置之另一替代具體實施例概略繪如圖3。圖3中所 繪裝置與圖1中所繪裝置類似，相異處為處理化學物源209 可用以供應氣體-液體接觸器212及/或蒸發器235。利用氣 體-液體接觸器212提供低濃度處理化學物較佳，同時利用 蒸發器235提供高濃度處理化學物較佳。由接觸器2 12及蒸 發器235產生之處理化學物束可個別用以處理初期品228。 或者，藉由調整歧管225與224,可將接觸器212及蒸發器235 200301928

〇5) 產生之處理化學物束合併，產生具中等濃度之處理化學物 束。可由濃度分析器227測量所得之流體束濃度。利用分析 器227與控制器229之併用，於特定期間達成所欲之處理化 學物濃度。為達成高濃度處理化學物之局部區，在一實例 中，以控制器229調整經第二歧管225來自化學物源2〇9之處 理化學物之流動。 此外，控制器229可藉由調整流速（例如來自化學物源209 之處理化學物或經第一歧管224來自氣體源210之載運氣體） 而控制流體束中之處理化學物濃度。 在另一實例中，來自源210之載運氣體繞過接觸器212， 經輸氣線233與來自第一歧管224之流體束混合，形成流體 束中之稀釋區。來自濕處理系統之其它部分之稀釋氣體亦 可接至第一歧管224，供形成流體束中之稀釋區之用。 依本發明之裝置之另一替代具體實施例概略繪如圖4。在 圖4之具體實施例中，由處理化學物源3〇9供應液態溶劑或 烘乾流體至蒸發器335。接著可調整歧管325，使得蒸發器 33 5供應100%之烘乾蒸氣至容器326 ,供處理初期品328之 用。亦配置氣體源310與歧管324，俾供應載運氣體至容器 326。來自瘵發器335之烘乾蒸氣及來自氣體源3 1〇之載運氣 體可個別用以處理初期品3 2 8。或者，藉由調整歧管3 2 5與 324，可將烘乾蒸氣及載運氣體合併。可由濃度分析器327 測里所付之流體束;辰度。利用分析器3 2 7與控制器3 2 9之併 用’於特定期間達成所欲之處理化學物濃度。為達成高濃 度處理化學物之局部區，在一實例中，以控制器329調整經 -19- 200301928

第二歧管325來自化學物源3〇9之處理化學物之流動。 此外，控制器329可藉由調整流速（例如經第一歧管324來 ， 自氣體源3 10之載運氣體）而控制流體束中之處理化學物濃 度。來自濕處理系統之其它部分之稀釋氣體亦可接至第一 . 歧官324 ’供形成流體束中之稀釋區之用。在本發明之一態 樣中在整個濕化學物處理製程（例如清洗、洗濯及烘乾） 期間’均維持電子元件初期品28於單一處理腔26中。在本 發明之此態樣中，將電子元件初期品28置於處理腔26中， · 並於所選時段内，使初期品28表面與一或多種處理化學物 接觸’未將初期品2 8自腔26中移出（亦即直接取代）。或者 ’可於處理步驟間，自腔26中取出初期品28。 包子元件可與任意數量之反應性化學物處理流體（例如 氣體、液體、蒸氣或其任意組合）接觸，以達成所期結果。 例如：電子元件可與供蝕刻（而後稱之為蝕刻流體）；長成 一氧化物層（而後稱之為氧化物長成流體）；移除光阻（而後 稱之為光阻移除流體）；強化清洗（而後稱之為清洗流體）或 其組合用之反應性化學物處理流體接觸。在濕處理方法施 · 行期間’亦可於任意時間以洗濯流體洗濯電子元件。反應 性化學物處理流體與洗濯流體以液體較佳。 本發明中可用之反應性化學物處理流體可包含一或多種 用以達成所欲表面處理之化學反應劑。此類化學反應劑濃 度高於約1 0 ppm較佳，並以高於5%更佳，端視反應性化學 · 物處理流體重量而定。但在採用臭氧的情況下，一般濃度 等於或大於約1〇 ppm，自約1〇 ppm至約250 ppm更佳。化學 -20- 200301928

反應劑之貫例包含例如氫氯酸或含氫氣酸之緩衝劑；氨水 或含氨水之緩衝劑；過氧化氫、硫酸或含過氧化氫、硫酸 之緩衝劑；硫酸與臭氧混合物；氫氟酸或含氫氟酸之緩衝 劑，鉻酸或含路酸之緩衝劑；鱗酸或含鱗酸之緩衝劑·，醋 酸或含醋酸之緩衝劑；硝酸或含硝酸之緩衝劑；氟化氨緩 衝之氫氟酸；去離子水與臭氧；或其组合。亦可採用1 % 濃度之強酸，諸如硫酸或碌酸。 反應性化學物處理流體亦可包含100%之一或多種化學 反應劑。例如：可能欲使電子元件與溶劑（諸如丙酮、N-曱基四氫咯酮，或其組合）接觸。例如：此類溶劑係用以移 除有機物或提供其它清洗優點之化學反應劑。 清洗流體一般均含一或多種腐餘劑，諸如酸或驗。適於 清洗用之酸包含例如硫酸、氫氯酸、硝酸、磷酸、醋酸或 王水。適用之驗包含例如氨水，或氧化劑，諸如過氧化氫 及溶於水中之臭氧。在清洗流體中所欲之腐蝕劑濃度係視 所選之特定腐蝕劑及所欲清洗量而定。這些腐蝕劑亦可與 氧化劑（諸如臭氧化過氧化氫）併用。較佳清洗溶液為包含 水、氨水及過氧化氫之"APM”溶液，以及包含水、過氧化 氯及氫氯酸之"HPM"溶液。對典型的APM溶液濃度而言， 其^12〇:112〇2:>^4〇11體積比範圍自約5:1:1至約600:1:1。對典 型的HPM溶液濃度而言，其H2〇:H2〇2:hCi體積比範圍自約 5·1:1至約1000:0:1。適當的蝕刻溶液包含氧化物移除劑。 例如·常用之蝕刻劑為氫氟酸、緩衝之氫氟酸、氟化氨， 或其它可於溶液中產生氫氟酸之物質。具蝕刻溶液之氫氟 (18) (18)200301928 酸可包含例如重量比自約4:1至約1〇〇〇:iU2〇 Η卜 熟悉此，藝者應瞭解在濕處理期間可㈣之處理流體繁 多。其它可於濕處理期間採用之處理流體實例揭如财_ 、心―1^印行，Vosser等人編輯之薄膜處 理（Thin Fllm Processes)第._頁中 等人 之”化學姓刻（Chemical Etching)”，在此以引述方式將其全 文併入參考。 視需要以洗濯溶液洗濯電子元件初期品U。此處採用之 ”洗濯液洗濯流體，，係指㈣除電子元件及/或處理腔 殘留之反應性化學物處理流體、反應副產物、及，或為化學 物處理步驟所釋出或鬆動之其它污染物之DI水或某些其它 液組或μ 。亦可利用洗濯液體或流體防止鬆動之微粒或 3染物再沉積於電子元件或處理腔上。在選擇洗濯流體時 ，應考量因素為欲洗濯之電子元件表面性質；溶解於反應 性化學物處理流體中之污染物性質；及欲洗濯之反應性化 學物處理流體性質。此外，洗濯流體應與用以建構電子元 件初期品之材料相容（亦即極不具反應性）。可採用之洗濯 μ體包含例如：水、有機溶劑、有機溶劑混合物、臭氧化 之水’或其组合。較佳有機溶劑包含稍後揭示供做烘乾溶 液用之有機化合物，諸如（：1至(：1()醇類，較佳為^至匕醇類 。洗濯流體為液體較佳，為去離子水更佳。洗濯流體亦可 視需要包含少量化學反應劑以強化洗濯。例如：洗濯流體 為氣氣SiL成醋酸之稀釋水溶液，以避免例如在電子元件 之金屬化沉積。表面活性劑、抗蝕劑，及/或臭氧係洗灌流 200301928

(19) 體中採用之其它添加物。此類添加物在洗濯流體中的濃度 極低。例如：就洗濯流體總重量而言之濃度重量百分比不 高於約i000 ppm較佳，不高於1〇〇 ppm更佳。在採用臭氧的 情況下，洗濯流體中之臭氧濃度為250 ppm或更低較佳。

熟悉此技藝者應瞭解，對反應性化學物處理流體；反應 性化學物處理流體及洗濯流體之序列；及處理條件（例如溫 度、濃度、接觸時間及處理流體之流動）之選擇，均視所欲 之濕處理結果而定。例如：電子元件可於一或多個化學物 處理步驟前或後與洗濯流體接觸。或者，在部分濕處理方 法中，可能欲使化學物處理步驟相繼施行，在兩化學物處 理步驟間洗濯流體均未與電子元件接觸（亦即中間未插入 洗濯）。此類無中間洗濯之序列濕處理述如例如1996·719 提出之美國專利申請案序號第嶋84,543號，在此以引述方 式將其全文併入參考。

在視需要處理與洗濯後，藉由初期品與烘乾流體束之接 觸將電子元件初期品28烘乾。烘乾流體束一形成，即與處 理L 26中之《子元件初期品28接觸，其接觸時間^以達成 所期結果。&處採用之"接觸時間"係指電子元件初期品 暴露於處理流體下之日$ M . f 寻間。例如：接觸時間將包含以處 流體填充處理腔或將電子 电于疋件初期品28浸入處理流體期严曰6 ’電子元件初期品2 81霑μ + 心路於處理流體之時間；電子元件糸 期2 8浸於處理流體之時間· ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ， 了间，及當將處理流體或電子元科 初期品28自處理腔中移出 出叩電子元件初期品28暴露於處 理流體之時間。所選摆夕举物t 釋之貫際接觸時間亦將視諸如溫度、 -23, 200301928

(20) 壓力、處理束成分，及電子元件初期品表面成分等變數而 定。 . 使電子元件初期品28與烘乾流體束接觸之方法繁多。現 · 將描述烘乾流體束與電子元件接觸之部分特殊具體實施例 。所長:供之具體實施例僅係實例，非欲以任何方式限制本 發明之範疇。 可大致完全移除（亦即沒取）在腔中之處理流體，接著可 於沒取期間或沒取後將烘乾流體束導向處理腔中。在另一 · 具體實施例中，利用烘乾流體束直接將電子元件烘乾前取 代最後接觸之處理溶液（亦即，，直接取代烘乾”）。Mattson Technology，Inc·製造之0mniTM濕處理系統係一可藉由直 接取代而遞送流體之系統實例。此類系統較佳，因可造成 電子元件之較均勻處理。此外，在電子元件之化學物處理 中採用之化學物常相當危險，可能為強酸、鹼或揮發性溶 劑。可密封之單一處理腔藉由避免空氣污染物與人員曝露 於化學物，並藉由對化學物之較安全處理，即可將與此類 處理流體有關之危險降至最低。適於直接取代烘乾之方法 φ 及系統揭示於例如美國專利第4,778,532、4,795,497、 4,911，761、4,9 84,597、5,571，33 7及 5,569,330號，在此以引 述方式將其全文併入參考。其它可採用之直接位移烘乾機 包含由諸如Mattson、Damippon及YieldUp等製造廠供應之 Marangoni型烘乾機。 ， 烘乾後可將電子元件初期品自處理腔移出及/或以任何 所欲方式做進一步處理。 -24- 200301928

(21) 熟悉此技藝者應瞭解可對本發明之較佳具體實施例做多 種改變與改良’且可於不悖離本發明之精神下施行此類改 變與改良。因此欲以隨附之申請專利範圍涵蓋在本發明之 真切範疇與精神内之所有等效變化。 圖式代表符號說明 9,109,209,309 處理化學物源 10,110,210,310 氣體源

11，30,31，32，111，13 0，131， 輸氣線 132,133,211,230,231,232, 3 1 1,33 1,332 12 混合模組 14,214 16 18 20 24.124.224.324 25.125.225.325 26,126,326 27.127.227.327 28.128.228.328 29,129,229 112,212 135,235,335 喷灑器 凝結器 閥門 累積器 第一歧管 第二歧管 腔（容器） 分析器 電子元件初期品 控制器 氣相-液相接觸器 蒸發器

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Claims (1)

1. 200301928 拾、申讀專·範圍 1 · 一種用以處理一電子元件初期品之方法，包括步驟： 使一載運氣體與一處理化學物接觸，俾將該處理化學 物置入該載運氣體中，藉以形成一流體束； 將至少部分添加處理化學物射入該流體束中，俾形成 一處理流體之濃度增加之局部區。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括控制在該局 部區中之處理化學物濃度。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括控制在該流 體束中之處理化學物濃度。 4·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括將至少部分 添加處理化學物射入該流體束中，俾形成一處理流體之 濃度降低之稀釋區。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中於所選之間隔時間 將該部分添加處理化學物射入該流體束中。 6·如申請專利範圍第5項之方法，進一步包括： 將該局部區輸至一腔中；及 接著將該流體束通入該腔中。 7·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括： 將該部分處理化學物射入該流體束前，使該流體通過 一冷凝器，使該處理化學物自該載運氣體令凝結形成一 凝結之處理流體；及 其中該部分處理化學物包括凝結之處理流體。 8·如申請專利範圍第1項之方法，其中該載運氣體包栝氮 200301928

   氣。 9·如中凊專利粑圍第1項之方法，其中該處理化學物包括 一烘乾流體。 10·如申清專利犯圍第i項之方法，其中該烘乾流體包括異 丙醇。 η·如申請專利範圍第！項之方法，進一步包括在該載運氣 體與該處理化學物接觸前，將該處理化學物加熱。 △如申請專利範圍第w之方法，進—步包括在將該部分 處理化學物射入該流體束前，使該處理化學物汽化。 13.如申請專利範圍第7項之方法，其中將該凝結之處理流 體射入該流體束前先將其汽化。 14· 一種用以烘乾一電子元件初期品之方法，包括步驟： 供應一包括一載運氣體之流體束； 供應一烘乾流體； 將至少部分添加烘乾流體引入該流體束中，俾形成一 烘乾流體濃度增加之局部區；及 將該局部區通入一腔中。 Id·如申請專利範圍第14項之方法，進一步包括控制在該局 部區中之該烘乾流體濃度。 16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中在該局部區中之該 烘乾流體濃度之重量百分比至少約為12〇/〇。 17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中控制在該局部區中 之該烘乾流體濃度之重量百分比於約12%與約8〇%間。 18·如申請專利範圍第14項之方法，其中該流體束進一步包 -2- 200301928 括至少部分置入該載運氣體中之該烘乾流體。 19·如申請專利範圍第18項之方法，進一步包括： 將至少部分添加載運氣體引入該流體束中，俾形成一 烘乾流體濃度降低之稀釋區；及 將該稀釋區通入一腔中。 20.如申請專利範圍第19項之方法，進一步包括控制在該載 運氣體中之烘乾流體濃度之重量百分比於約〇·1 pprn與 約12%間。 21·如申請專利範圍第is項之方法，進一步包括： 使該流體束通過一冷凝器，俾使該烘乾流體自該載運 氣體中凝結並形成一凝結之烘乾流體；及 將至少部分該凝結之烘乾流體引入該流體束中。 22·如申請專利範圍第14項之方法，包括將該烘乾流體引入 該流體束前，先將該烘乾流體汽化。 23. 如申請專利範圍第丨4項之方法，其中於所選之間隔時間 將該部分添加烘乾流體引入該流體束中。 24. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該載運氣體包括氮 氣。 25·如申請專利範圍第14項之方法，其中該烘乾流體包括異 丙醇。 26.如申請專利範圍第18項之方法，其中在將該烘乾流體置 入該載運氣體前，先將其加熱。 27·如申請專利範圍第22項之方法，進一步包括在將該烘乾 流體汽化前，先將該烘乾流體淨化。 200301928

   28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. ，包括步驟： ’俾形成一流體 一種用以*共乾一電子元件初期品之方法 供應一載運氣體； 供應-置入該載運氣體中之烘乾流體 束； 將至少部分添加載運氣體 礼體引入該流體束中，俾形成一 烘乾流體濃度降低之稀釋區；及 將3亥稀釋區通入一腔中。 如申請專利㈣第28項之方法，進—步包括㈣在該稀 釋區中之該烘乾流體濃度。 如申請專利範圍第29項之方法，進一步包括控制在該載 運虱體中之烘乾流體濃度之重量百分比於約〇〖卯爪與 約12%間。 、 如申請專利範圍第28項之方法，其中於所選之間隔時間 將該部分添加載運氣體引入該流體束中。 如申請專利範圍第28項之方法，其中該載運氣體包括氮 如申請專利範圍第28項之方法，其中該烘乾流體包括異 丙醇。 如申請專利範圍第28項之方法，其中在將該烘乾流體置 入該載運氣體前，先將其加熱。 一種用以處理一電子元件初期品之裝置，包括·· 一載運氣體源，用以供應一載運氣體； 一化學物源，用以供應一處理化學物； 一與該載運氣體源操作相連之第一歧管，用以接收一 200301928

   由該载運氣體形成之流體束；及 $ :與該第一歧管流體通連之第二歧管，用以接收該處 理化學物並將該處理化學物射入該流體束中，藉以形成 一處理化學物濃度增加之局部區。 36·如:請專利範圍第35項之裝置，進一步包括一與該第二 歧s操作相連之分析器，用以決定在該局部區中之該處 理化學物濃度。 37.如中請專利範圍第36項之裝置，進—步包括—與該分析 器操作相連之控制器，用以控制在該局部區中之該處理 化學物濃度。 38·如申請專利範圍第35項之裝置，進一步包括一與該第二 歧管操作相連之腔，用以接收該局部區或該流體束。 39·如申請專利範圍第35項之裝置，進一步包括： 一與該化學物源流體通連之蒸發器，用以汽化該處理 化學物並將一汽化之處理化學物供應至該第二歧管；及 其中將§亥處理化學物引入包含汽化之處理化學物之 該流體束中。 40·如申請專利範圍第35項之裝置，進一步包括： 一與該第一歧管、該載運氣體及該化學物源流體通連 之混合模組，用以將該處理化學物置入該載運氣體中， 其中該流體束進一步包括置入之處理化學物。 41·如申請專利範圍第40項之裝置，其中與該載運氣體源流 體通連之該第二歧管，係用以接收該載運氣體並將該載 運氣體射入該流體束中，藉以形成一處理化學濃度降低 200301928 辟是;_•雜

   之稀釋區。 42. 如申請專利範圍第40項之裝置，進一步包括： 一與該化學物源流體通連之蒸發器，用以汽化該處理 化學物並將一汽化之處理化學物供應至該第二歧管；及 其中將該處理化學物引入包含汽化之處理化學物之 該流體束中。 43. 如申請專利範圍第40項之裝置，進一步包括·· 一與該第二歧管流體通連之蒸發器，用以汽化該處理 化學物並將一汽化之處理化學物供應至該第一歧管；及 其中將該處理化學物引入包含汽化之處理化學物之 該流體束中。 44. 如申請專利範圍第40項之裝置，進一步包括： 一與該第一歧管流體通連之冷凝器，用以接收該流體 束並將來自該流體束之該處理化學物凝結，俾形成一凝 結之處理流體； 一與該冷凝器流體通連之累積器，用以收集該凝結之 處理流體並與該第二歧管流體通連；及 其中將處理化學物引入包含凝結之處理化學物之該 流體束中。 45. 如申請專利範圍第35項之裝置，其中該载運氣體包括氮 氣。 46·如申請專利範圍第35項之裝置’其中該處理化學物包括 一烘乾流體。 47·如申請專利範圍第46項之裝置’其中該烘乾流體包括異 200301928

   丙醇。 48·如申請專利範圍第4〇項之裝置，包括一用以將該混合模 組内之該處理化學物加熱之加熱器。 49.如申請專利範圍第4〇項之裝置，包括一與該載運氣體源 及該混合模組操作相連之喷灑器，用以經由該處理化學 物將該載運氣體泡沫化。 50·如申請專利範圍第49項之裝置，其中該喷灑器包括燒結 之聚四氟乙烯。 51·如申請專利範圍第44項之裝置，進一步包括·· 一與該第二歧管操作相連之蒸發器，用以汽化該凝結 之處理流體。 52· —種用以烘乾一電子元件初期品之裝置，包括： 一載運氣體源，用以供應一載運氣體； 一化學物源，用以供應一烘乾流體； 一與該載運氣體源操作相連之第一歧管，用以接收一 由該載運氣體形成之流體束； 一第二歧管，其與該化學物源操作相連，俾接收該烘 乾流體；其並與該第一歧管流體操作相連，俾將該烘乾 流體引入該流體束中，藉以形成一處理化學物濃度增加 之局部區；及 一與該第一歧管及該第二歧管操作相連之腔，用以接 收該流體束及該局部區。 53·如申請專利範圍第51項之裝置，進一步包括一與該第二 歧管操作相連之分析器，用以決定在該局部區或該流體 200301928

   束中之該處理化學物濃度。 54.如申請專利範圍第52項之裝置，進一步包括一控制器， 用以控制在該局部區中之該烘乾流體濃度。 55·如申請專利範圍第51項之裝置，其中該流體束進一步包 括將來自一與該載運氣體源及該化學物源流體通連之 混合模組之烘乾流體置入，俾將該烘乾氣體置入該載運 氣體中。 56·如申請專利範圍第55項之裝置，其中該第二歧管與該載 運氣體源流體通連，用以接收該載運氣體並將該載運氣 體射入該流體束中，藉以形成一處理化學物濃度降低之 稀釋區^ 57·如申請專利範圍第55項之裝置，進一步包括： 一與該第一歧管流體通連之冷凝器，用以接收該流體 束並將來自該流體束之該烘乾流體凝結，俾形成一凝結 之烘乾流體；及 一累積器，其與該冷凝器流體通連，俾收集該凝結之 烘乾流體；其並與該第二歧管流體通連，俾將該凝結之 烘乾流體引入該流體束中。 58·如申請專利範圍第51項之裝置，包括一與該化學物源操 作相連之蒸發器，用以汽化該烘乾流體。 59·如申請專利範圍第55項之裝置，包括一與該化學物源操 作相連之蒸發器，用以汽化該烘乾流體。 60·如申請專利範圍第57項之裝置，包括一與該冷凝器操作 相連之蒸發器，用以汽化該凝結之烘乾流體。 •8- 200301928

   61·如申請專利範圍第59項之裝置，其中該混合模組包括一 與該載運氣體操作相連之喷灑器，用以經由該烘乾流體 將該載運氣體泡沫化。 ♦ 62·如申請專利範圍第61項之裝置，其中該喷灑器包括燒結 之聚四氟乙烯。 63.如申請專利範圍第59項之裝置，其中該混合模組包括一 氣體-液體接觸器。 64·如申請專利範圍第63項之裝置，包括一與該蒸發器操作 相連之淨化器，其中該蒸發器係一快閃蒸發器。 65. 如申請專利範圍第51項之裝置，其中該載運氣體為氮氣。 66. 如申請專利範圍第51項之裝置，其中該烘乾流體為異丙 醇。 67·如申請專利範圍第55項之裝置，包括一用以將該混合模 組内之該烘乾流體加熱之加熱器。