TW201511853A - 晶圓載具清洗方法 - Google Patents
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Abstract
根據一實施例提供一種晶圓載具清洗方法。該晶圓載具清洗方法包括以包含可溶解金屬的弱酸之化學溶液來清洗晶圓載具，以及以純水來清洗已被化學溶液清洗之晶圓載具。被包含在化學溶液中的弱酸較佳為檸檬酸，其係可溶解重金屬且不會損傷晶圓載具。
Description
本申請案係根據並請求於2013年8月23日申請之日本第2013-173913號專利申請案之優先權，透過引用，其全部的內容在此被併入。
在此所描述的實施例關於一種晶圓載具清洗方法。
使用來形成半導體裝置的晶圓習知係保持在，例如，像是前開式晶圓集中盒(front opening unified pods,FOUPs)的晶圓載具中，用於從一處理裝置到一不同的處理裝置的運送。晶圓載具在其中具有像是架子或槽溝的支承件，用於支承晶圓。
當晶圓被放置在晶圓載具中，且該晶圓載具具有黏於其支承件上的汙染物時，汙染物可從支承件被轉移到晶圓。在此情況下，被轉移到晶圓的汙染物可造成形
成在晶圓上或晶圓中的半導體裝置之性質的劣化。
因此，通常會週期性地以純水清洗晶圓載具。然而，藉由僅以純水清洗，其係難以充分地將載具之內表面的汙染物清洗掉。
一般而言，根據一實施例，其目的為提供一種相較於使用純水的清洗方法，清洗能力可被增強的晶圓載具清洗方法。在本文所描述的實施例中，純水為去離子水。
一般而言，根據一實施例，晶圓載具清洗方法被提供。該晶圓載具清洗方法包括以含有可溶解金屬之弱酸的化學溶液清洗晶圓載具，並接著以純水清洗已被化學溶液清洗的晶圓載具。
1‧‧‧前開式晶圓集中盒
3‧‧‧機器人
11‧‧‧載具本體
12‧‧‧蓋體
13‧‧‧支承件
20‧‧‧(晶圓載具)清洗裝置
21‧‧‧階台
22‧‧‧清洗設備
23‧‧‧減壓器
32‧‧‧機器人臂
33‧‧‧端接器
34‧‧‧基座(軌道)
41‧‧‧旋轉保持座
42‧‧‧噴嘴
51‧‧‧化學溶液
52‧‧‧純水
53‧‧‧加熱的氮氣
61‧‧‧腔室
62‧‧‧保持座
63‧‧‧供氣管
64‧‧‧排氣管
71‧‧‧(乾淨)空氣
72‧‧‧內部大氣
D‧‧‧汙染物
M‧‧‧金屬汙染物
W‧‧‧晶圓
S101‧‧‧步驟
S102‧‧‧步驟
S103‧‧‧步驟
S104‧‧‧步驟
圖1為根據一實施例的FOUP之示意立體圖。
圖2為根據該實施例的FOUP之示意水平剖面圖。
圖3為顯示根據該實施例的晶圓載具清洗過程之流程圖。
圖4為示意性地顯示根據該實施例的清洗裝置的平面圖。
圖5A為顯示根據該實施例的清洗設備之清洗操作的
說明圖。
圖5B為顯示根據該實施例的清洗設備之清洗操作的說明圖。
圖5C為顯示根據該實施例的清洗設備之清洗操作的說明圖。
圖6為顯示根據該實施例的減壓器之減壓除氣操作的說明圖。
以下將參照所附圖式詳細描述根據一實施例的晶圓載具清洗方法。本發明並非特定侷限在該例示性的實施例。首先，參照圖1及2，將描述根據該實施例之即將被清洗的晶圓載具。
在此，將針對清洗的物體為一般被稱為FOUP的前開式晶圓集中盒之情形做出說明。FOUP為用於保持半導體基板(下文僅稱作「晶圓」)的晶圓載具，該半導體基板將從一晶圓處理裝置被運送到一不同的晶圓處理裝置。根據本實施例之清洗的物體並不侷限於FOUPs，且可為像是前開式晶圓運輸盒(也被稱為FOSBs)的其他晶圓載具。
圖1為根據本實施例的FOUP之示意立體圖。圖1顯示被放置在水平面上的FOUP。圖2為根據本實施例的FOUP之示意水平剖面圖。
如圖1所示，前開式晶圓集中盒(FOUP)1
具有能夠將複數個(例如，25個)晶圓W保持於其內部之載具本體11，以及用於關閉載具本體11的前開口之可拆的蓋體12。載具本體11具有複數個對齊的支承件，各個晶圓被支承於複數個對齊的支承件上。
如圖2所示，複數個對齊的支承件各包括用
於在複數個點(此為在4個點)支承一晶圓W的周圍邊緣(斜面)之各個支承件13。在以FOUP 1處理半導體晶圓的過程中，汙染物可能黏於支承件13。
黏於支承件13的汙染物之後可能被轉移到保
持於FOUP 1中的晶圓W，負面地影響形成在晶圓W上的半導體裝置之性質。此外，在FOUP 1中黏於除了支承件13以外之區域的汙染物可藉由氣流或類似物而被釋放，並接著黏於晶圓W，且最終負面地影響形成在晶圓W上的半導體裝置之性質。
舉例而言，在固態成像裝置被形成在晶圓W
上的情況下，當存在於FOUP 1中的重金屬汙染物黏於晶圓W，汙染物造成暗電流(dark current)被產生於固態成像裝置中，且該暗電流造成白色缺陷出現在影像中。僅僅藉由以純水來清洗FOUP 1，造成白色缺陷的原因之一的重金屬汙染物為難以從FOUP 1去移除的。
接著，參照圖3，將描述能夠從FOUP 1將汙
染物沖洗和移除的晶圓載具清洗方法。圖3為顯示根據本實施例之晶圓載具清洗過程之流程圖。
如圖3所示，在根據本實施例的晶圓載具清
洗方法中，首先，FOUP 1係經受以包含檸檬酸的化學溶液之清洗(步驟S101)。在此所使用的化學溶液係由將界面活性劑(surfactant)和螫合劑(chelating agent)添加到28-31百分比檸檬酸溶液中而製成，該檸檬酸溶液係以水稀釋約30倍。
包含在化學溶液中的檸檬酸具有溶解重金
屬，例如，像是鉑、金、汞、銀、鉛、銅、鉻、錳、鈷和鎳，的性質。此外，即使以原液(stock solution)的形式被使用，檸檬酸不會明顯地分解或溶解樹脂，例如主要被使用作為FOUP 1的材料之聚碳酸酯(polycarbonate)和氟樹脂(fluororesin)。
因此，藉由以包含檸檬酸的化學溶液清洗
FOUP 1，黏於FOUP 1的重金屬汙染物可被溶解以被沖洗和移除。進一步而言，以包含檸檬酸的化學溶液之清洗幾乎不會造成FOUP 1本身的分解或溶解，因此能夠延長FOUP 1的使用壽命。此外，在本實施例中所使用之包含檸檬酸的化學溶液於大氣中在一般大氣壓力(亦即，在760托(torr)或接近760托)下和在100℃或更低的溫度下具有非揮發性。
接著，FOUP 1係經受以純水的清洗(步驟
S102)。以此步驟，除了重金屬以外之包括像是光阻劑、氧化矽及氮化矽的有機物質之汙染物被沖洗或移除，此有機物質係無法以包含檸檬酸之化學溶液來充分地移除。
接下來，FOUP 1係經受氮氣沖洗(步驟
S103)。在此，加熱的氮氣被噴灑到FOUP 1上，從而將水滴吹離內部表面並烘乾FOUP 1。
最後，FOUP 1係經受減壓除氣(步驟
S104)，其完成此過程。在減壓除氣步驟中，藉由將FOUP 1暴露在幾乎真空的減壓大氣環境中，滲入FOUP 1的表面層部分內的化學溶液被氣化並從FOUP 1被移除。
因此，在根據本實施例的晶圓載具清洗方法
中，在以純水清洗之前，FOUP 1係被以包含檸檬酸的化學溶液來清洗，檸檬酸為能夠溶解金屬的弱酸。以此方法，金屬汙染物可被沖洗並從FOUP 1被移除。
因此，根據此晶圓載具清洗方法，例如，當
保持固態成像裝置形成於其上的晶圓W之FOUP 1被清洗時，可防止在固態成像裝置中造成暗電流的金屬汙染物從FOUP 1轉移到晶圓W。
此外，如上所述，在本實施例中所使用的包
含檸檬酸之化學溶液於大氣中在大氣壓力和在100℃或更少的溫度下具有非揮發性。通常情況下，在於處理裝置之間的運送的過程中，FOUP 1不會被暴露在100℃或更高的溫度之環境。
因此，藉由根據本實施例的晶圓載具清洗方
法，即使當化學溶液無法藉由減壓除氣而被完全地氣化並從FOUP 1移除時，化學溶液不會在當FOUP 1處於使用狀態時氣化。因此，當FOUP 1處於使用狀態時，可防止因化學溶液從FOUP 1氣化所產生的氣體所造成之對晶圓
及人體的負面影響。
接著，參照圖4，將描述根據本實施例之晶圓
載具清洗裝置20。圖4為示意性地顯示根據本實施例之清洗裝置20的平面圖。如圖4所示，清洗裝置20包括複數個FOUP 1可被放置於其上的階台21、用於清洗該等FOUP 1的清洗設備22，以及用於在清洗後於該等FOUP 1上執行減壓除氣的減壓器23。
此外，清洗裝置20包括機器人3，用於在階台21、清洗設備22和減壓器23之間運送該等FOUP 1。機器人3具有可以垂直軸作為旋轉軸來旋轉的基座34、具有延伸自基座34的複數個關節之機器人臂32、以及設置在機器人臂32的遠端且能夠抓取FOUP 1的端接器33。
沿著在清洗腔室中的軌道34之移動，機器人3從階台21取出未清洗的FOUP 1，將其放置在清洗設備22中、在清洗後從清洗設備22取出FOUP 1、並將其放置到減壓器23中。隨後，在減壓除氣之後，機器人3取出FOUP 1，並將其送回到階台21。
機器人3、階台21、清洗設備22以及減壓器23係設置在清洗腔室中，該清洗腔室為氣密的且被密封地關閉。清洗裝置20可防止在清洗該等FOUP 1的過程中所產生的有害物質對操作者的負面影響。
接著，參照圖5A、5B及5C，將描述由清洗設備22所執行的清洗操作。圖5A、5B及5C為顯示根據
本實施例的清洗設備22之清洗操作的說明圖。此外，圖5A、5B及5C以剖面圖顯示載具本體11，以利於理解清洗操作。
在此，藉由清洗設備22之載具本體11的清
洗操作被描述。類似於載具本體11，蓋體12以設置在清洗腔室中之未顯示的不同的清洗設備來清洗。
如圖5A所示，清洗裝置22具有旋轉保持座
41，用於從上方可旋轉地將FOUP 1的背部保持為垂直的，且該清洗裝置22還包括噴嘴42，其係佈置在該旋轉保持座41的下方，以相對於旋轉保持座41。
當藉由清洗設備22的清洗被執行時，機器人
3放置載具本體11以連接到旋轉保持座41，載具本體11具有黏於其上的金屬汙染物M和除了金屬以外的汙染物D。此時，機器人3定位由旋轉保持座41所保持的載具本體11之背部，使得載具本體11的前開口側面向下方。因此，從載具本體11的壁上被沖洗的金屬汙染物M和除了金屬以外的汙染物D被移除並落到清洗設備22的底部上，因而防止其再次地黏於載具本體11。
當載具本體11被放置於其中，清洗設備22
在以旋轉保持座41旋轉載具本體11的同時從噴嘴42噴灑包含檸檬酸的化學溶液51到載具本體11之內，以沖洗並移除金屬汙染物M。
接著，如圖5B所示，當以旋轉保持座41旋
轉載具本體11時，清洗設備22從噴嘴42噴灑純水52到
金屬汙染物M已從中被沖洗及移除的載具本體11之內，以從載具本體沖洗及移除除了金屬以外的汙染物D。此外，在此步驟中，包含檸檬酸的化學溶液51亦從載具本體11被沖洗及移除。
隨後，如圖5C所示，當以旋轉保持座41旋
轉載具本體11時，清洗設備22從噴嘴42噴灑加熱的氮氣53到除了金屬以外的汙染物D已從中被沖洗及移除的載具本體11內。此噴灑將水滴從載具本體11吹離，並烘乾載具本體11。
接下來，參照圖6，將描述由減壓器23所執
行的減壓除氣操作。圖6為顯示根據本實施例的減壓器23之減壓除氣操作的說明圖。圖6以剖面圖顯示載具本體11，以利於理解減壓除氣操作。
在此，藉由減壓器23之載具本體11的減壓
除氣將被描述。類似於載具本體11，蓋體12以設置在清洗腔室中之不同的減壓器(未顯示)來經受減壓除氣。
如圖6所示，減壓器23具有構成密封地關閉
的空間之腔室61，以及用於在腔室61中保持載具本體11保持座62。此外，減壓器23具有用於將乾淨空氣71供應到腔室61之中的供氣管63，以及用於將腔室61內的內部大氣72抽吸或排出到外部的排氣管64。用於供應空氣71的供應設備(未顯示)被連接到供氣管63，且真空泵(未顯示)被連接到排氣管64。
當藉由減壓器23的減壓除氣被執行時，機器
人3在清洗及烘乾後將載具本體11放置在保持座62上。此時，機器人3將載具本體11放置到保持座62上，以使載具本體11的前開口側垂直地面向上方。以此方式，可防止藉由減壓除氣而氣化的化學溶液51停留在腔室61內並再次黏於載具本體11。
當載具本體11被放置於其中時，減壓器23藉由真空泵經由排氣管64將腔室61的內部大氣72吸出，同時從供應設備經由供氣管63供應空氣71到腔室61中。減壓器能夠使腔室61維持在低於大氣(環境)壓力下，且因此，被吸附在載具的表面上或內的汙染物、殘留的清洗材料以及像是氣體的其他材料係從載具的表面上被釋放，並接著從圍繞載具的區域經由排氣管64被泵除。
此時，相較於由供應設備在單位時間內所供應的空氣71的量，真空泵在單位時間內吸出較大量的減壓器之內部大氣72，從而減少在減壓器23中的壓力，以使腔室61的內部趨近真空。因此，滲透到載具本體11的內表面中的在常溫下不會氣化之包含檸檬酸的化學溶液51可被揮發，以被釋放到載具本體11的外部，通常被稱為除氣，且揮發物經由排氣管64排出到腔室61的外部。
因此，減壓器23甚至可將滲透到載具本體11的內表面中的化學溶液51幾乎完全地從載具本體11移除。此外，如上所述，由於在本實施例中所使用的化學溶液51具有在約760托的一般大氣壓力下和在100℃或更
低的溫度下之大氣中的非揮發性，即使當化學溶液51在減壓除氣後於載具本體11上保有微量，留下的化學溶液51不會從使用中的FOUP 1氣化。
如上所述，在根據本實施例的晶圓載具清洗
方法中，晶圓載具被以包含能夠溶解金屬的弱酸之化學溶液清洗，且接著，晶圓載具在以化學溶液清洗後係被以純水清洗。
藉由根據本實施例的晶圓載具清洗方法，難
以藉由以純水清洗而被完全沖洗及移除的金屬汙染物可從晶圓載具被沖洗及移除，以使清洗能力可被增強，當相較於使用純水的清洗。
具體而言，實驗在使用30天的晶圓載具上被
執行，其中，在藉由根據本實施例的晶圓載具清洗方法清洗之前和之後的黏於晶圓載具之金屬汙染物的量被測量。
感應耦合電漿質譜儀(inductively coupled plasma mass spectrometer,ICP-MS)係使用於汙染物的量之測量。
實驗結果顯示金屬汙染物的量在藉由根據本
實施例的晶圓載具清洗方法清洗之前約為1E+10 atoms/cm2，且在清洗後被減少到約為1E+8 atoms/cm2。
亦即，證實了藉由根據本實施例的晶圓載具清洗方法，金屬汙染物的量被減少到其於清洗前的1/10至1/100。
此外，由於使用於藉由根據本實施例的晶圓
載具清洗方法的清洗中的化學溶液為弱酸，金屬汙染物可被清洗，同時避免晶圓載具的分解及溶解。因此，晶圓載
具的使用壽命可被延長。
此外，使用於根據本實施例的晶圓載具清洗
方法中的化學溶液中的弱酸為能夠溶解重金屬的化學溶液。藉由以此溶液的清洗，使用來運送固態成像裝置被形成於其上的晶圓之晶圓載具，造成在固態成像裝置中造成白色缺陷之暗電流的重金屬可從晶圓載具被沖洗並移除。
進一步言之，檸檬酸可被使用來作為在根據
本實施例的晶圓載具清洗方法中所使用的化學溶液中的弱酸。檸檬酸為相對容易取得的，可溶解重金屬的，且不會分解及溶解晶圓載具，即使其以原液的形式被使用。
舉例而言，這種用於清洗之包含檸檬酸的化
學溶液亦被使用來作為清潔劑，用於去除黏於化學機械拋光(CMP)裝置的金屬雜質之保養。因此，藉由根據本實施例的晶圓載具清洗方法，不需要去準備用於清洗晶圓載具之特殊的化學溶液，且用於CMP的保養之清潔劑可被使用。
僅管已描述在化學溶液中的弱酸為檸檬酸的
情形之實施例，包含在化學溶液中的弱酸可為任何其他的弱酸，該弱酸係為具有接近檸檬酸的pH值之pH值且可溶解金屬的弱酸。
僅管已描述包含檸檬酸之化學溶液被噴灑到
晶圓載具上以沖洗和移除金屬汙染物的情形之實施例，晶圓載具可被浸泡於包含檸檬酸之化學溶液中，以沖洗和移除金屬汙染物。
雖然已描述特定的實施例，但這些實施例僅以範例的方式被提出，且並非意圖限制本發明的範圍。事實上，在此所描述之新穎的實施例可以多種其他形式被實施；此外，在不偏離本發明的精神之下，在此所描述之實施例的形式中之各種省略、替代及改變可被作成。隨附的申請專利範圍及其均等物係意圖用於涵蓋將落入本發明的精神及範圍內之這樣的形式或修改。
Claims (20)
- 一種晶圓載具清洗方法，包括：以化學溶液清洗晶圓載具，該化學溶液包含可溶解金屬之弱酸；以及以純水清洗已被該化學溶液清洗之該晶圓載具。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓載具清洗方法，其中，該弱酸為能夠溶解重金屬的酸。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓載具清洗方法，其中，該弱酸為檸檬酸。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓載具清洗方法，其中，該化學溶液在大氣壓力下和在100℃或更少的溫度下為非揮發性的。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓載具清洗方法，其中，該晶圓載具為用於保持固態成像裝置被形成於其上的晶圓之容器。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓載具清洗方法，還包括：使被清洗的該晶圓載具經受具有氣體從中流過的次大氣壓環境。
- 如申請專利範圍第1項之晶圓載具清洗方法，其中，該化學溶液不會溶解該晶圓載具的內部表面之非金屬部分。
- 如申請專利範圍第7項之晶圓載具清洗方法，其中，機器人將該晶圓載具移動到第一站，用於以包含可溶 解金屬之弱酸的化學溶液來清洗該晶圓載具，且用於以純水沖洗已被該化學溶液清洗之該晶圓載具。
- 如申請專利範圍第8項之晶圓載具清洗方法，其中，該機器人更將該晶圓載具從該第一站移動到第二站，用於該載具的次大氣壓除氣。
- 如申請專利範圍第9項之晶圓載具清洗方法，其中，該晶圓載具的該除氣在氮氣流中發生。
- 如申請專利範圍第9項之晶圓載具清洗方法，其中，該晶圓載具於其一側具有開口，且該晶圓載具在該第一站中係以其開口側朝下，並在該第二站中以其開口側朝上，來被處理。
- 如申請專利範圍第8項之晶圓載具清洗方法，其中，該第一站包括可旋轉的保持座，且該機器人定位該晶圓載具以將其固定於該旋轉保持座。
- 一種清洗晶圓載具之內部表面的方法，該晶圓載具包括內部體積及對該內部體積的開口，該方法包括：以化學溶液噴灑該晶圓載具的該等內部表面，該化學溶液包含可溶解位在該晶圓載具的該等內部表面之金屬的弱酸；且接著以純水噴灑該等晶圓載具的該內部表面。
- 如申請專利範圍第13項之清洗晶圓載具之內部表面的方法，還包括：在以該化學溶液和接著以該純水噴灑該晶圓載具的該等內部表面之後，將該晶圓載具的該等內部表面暴露於真 空中。
- 如申請專利範圍第13項之清洗晶圓載具之內部表面的方法，其中，該晶圓載具具有本體，該本體對該弱酸為惰性的。
- 如申請專利範圍第14項之清洗晶圓載具的內部表面的方法，其中，相較於在以該化學溶液和接著以該純水噴灑該晶圓載具的該等內部表面之後未被暴露於真空的該晶圓載具之該等內部表面，已在以該化學溶液和接著以該純水噴灑該晶圓載具的該等內部表面之後被暴露於真空的該晶圓載具的該等內部表面具有10倍到100倍次序之較低的金屬汙染物等級。
- 一種清洗晶圓載具的方法，包括：將晶圓載具定位在噴頭的上方，且該晶圓載具的開放端面向下方，並將弱酸溶液噴灑到該晶圓載具的內部表面；且接著將該晶圓載具維持在該噴頭上方的位置，並將純水噴灑到該晶圓載具的該等內部表面。
- 如申請專利範圍第17項之清洗晶圓載具的方法，還包括：將該晶圓載具定位在吸入管的下方，且該晶圓載具的該開放端面對該吸入管，以及使用該吸入管來移除黏於該晶圓載具的該等內部表面之殘留材料。
- 如申請專利範圍第18項之清洗晶圓載具的方法，還包括： 在將該弱酸溶液和該純水噴灑到該晶圓載具的該等內部表面的同時，旋轉該晶圓載具。
- 如申請專利範圍第19項之清洗晶圓載具的方法，其中，當使用該吸入管來移除黏於該晶圓載具的該等內部表面之該殘留材料時，該晶圓載具為靜止的，且該載具的該開放端係面向上方。
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