TW202029315A - 晶圓清洗方法及設備 - Google Patents

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Abstract

本發明相關於以多種液體處理晶圓表面的方法，其包含：將該晶圓之該表面旋轉、以及依序列從個別出口釋放不同液體流到該旋轉之表面上，其中在該序列中毗連之該等液體流的該釋放在一過渡階段期間重疊，且其中在該過渡階段期間，該液體流在離開該等出口之後合併，以在沖擊該旋轉之表面之前形成一合併之液體流。本發明亦提供結合固持二或更多液體輸送管之殼架的液體配給裝置，其中該等管的出口朝向彼此而向內彎曲，使得在使用中之輸送自該二或更多液體輸送管之該等出口的該等液體流合併以形成一合併之液體流。

Description

晶圓清洗方法及設備
本發明相關於清洗晶圓（特別是半導體晶圓）的設備及方法，以接著在電子裝置中使用。
半導體晶圓的效能對出現在晶圓表面上之汙染高度地敏感，且因此在限制潛在汙染源及將無論何時發生之汙染物移除方面做出相當多努力。作為該方法的一部分，在移除殘餘汙染物之處理的過程中及之後，晶圓經受清洗步驟。
在晶圓清潔中經常遇到的清洗程序之一係所謂的「RCA清潔」，其係在矽晶圓之高溫處理步驟之前執行。該清潔涉及下列多步驟的序列： （1）有機及微粒汙染物的移除，一般使用去離子水、氨、以及過氧化氫的混合； （2）選用性的，由步驟（1）所產生之薄氧化層的移除，一般使用氫氟酸； （3）離子汙染物的移除，一般使用的去離子水、鹽酸、及過氧化氫的混合；以及 （4）將晶圓潤洗並乾燥。
實施RCA清潔以及其他晶圓清洗方法的最簡單的方式，是將晶圓浸沒在含有清洗液體的清洗槽中並選用性地將從槽中取出之基板以刷子機械性清洗。然而，由於混入清洗槽中或是黏附到刷子的汙染物能夠再沉積在晶圓上，所以此法並不理想。有鑑於此，為了使清洗方法實用，確保清洗槽本身並不貢獻顯著程度的汙染（例如，在上述之RCA清潔方法中，因為雜質可浸出並造成汙染因此不可能使用硼矽酸玻璃器皿），並且使用電子級（或是「CMOS」級）的清洗液體是必要的。
為了處理關於基板之簡單浸沒的缺點，已知使受晶圓旋轉沖洗。在此技術中，將清洗液體噴在旋轉之晶圓上（該晶圓固持在旋轉塊體上），使得清洗液體藉由離心力在從晶圓側邊散離之前流過晶圓邊緣。有利的是，在不可能清洗槽的情況下，清洗液體的此流動有助於將從晶圓表面剝離之汙染物的再沉積以及來自清洗液體本身之汙染物的沉積最小化。
適用於輸送流體序列之旋轉清洗設備的範例在US 6,383,311中探討。在此系統中，作者探討具有連結至懸吊裝置之多配給臂的系統，該系統之該等臂全部可繞相同的軸彼此獨立地旋轉。以這種方式，各臂能夠轉到在晶圓上方的「現用」位置以配給流體，接著轉離晶圓到「休息」位置以免流體的殘餘液滴落到晶圓上。為了配給多種流體，該裝置將第一配給臂轉至晶圓上方並輸送流體、將第一配給臂轉離晶圓到休息位置、並將第二配給臂轉至晶圓上方並輸送另一流體。
然而，本案發明人已發現使用旋轉清洗設備實施諸如RCA清潔之多步驟清洗程序可能是有問題的。特別是，離心力可造成在製程步驟之間晶圓的快速乾燥，這可導致來自各種清洗液體之汙染物的沉積。此外，為了實施全RCA清潔，必須使用數種不同的危險化學品，使得適用於安全地輸送所有不同的成分之設備的設計複雜化。
因此，仍留有發展用於安全並有效地清洗晶圓的改善之方法及設備的需求。
有鑑於先前技術在上方所述之不足，本案發明人已發現在多步驟清洗程序之後的汙染可藉由實施一旋轉清洗程序而加以最小化，在該旋轉清洗程序中限制或避免清洗步驟之間的晶圓乾燥。有鑑於此發現，本案發明人首先設法開發允許直接將一系列不同的清洗液體輸送至晶圓表面的設備，其中在序列中連續的清洗液體之輸送以短的「轉換」或「過渡」時段同時地發生，以使晶圓持續地維持濕潤。然而，發現了當同時將不同液體流輸送至旋轉的表面時，在晶圓上的不同沖擊區之間產生了波，這導致嚴重的飛濺。由於幾種原因，這樣的飛濺是高度不期望的。首先，因為其中斷了整個晶圓表面之液體的流動，所以這導致浪費的清洗液體─當使用了昂貴、高純度的（「CMOS」級）液體時，這是重要的考量。其次，飛濺可導致在整個晶圓表面上不均勻的處理程度。第三，由於在清洗步驟中一般會遇到之許多化學品的腐蝕性的本質，飛濺可導致安全性問題。第四，清洗液體可變成沉積在設備上（例如噴嘴），導致在步驟之間的交錯汙染，且潛在地使噴嘴設備的間歇清潔變得必要。有鑑於這些問題，發明人設法開發較安全、更有效率的持續濕潤晶圓清洗方法，從而完成了本發明。
特別是，在第一實施態樣中，本發明提供以多種液體處理晶圓表面的方法，其包含：將該晶圓之該表面旋轉；以及依一序列從個別出口釋放不同液體流到該旋轉之表面上，其中在該序列中連續之液體流的釋放在一過渡階段期間重疊，且其中在該過渡階段期間，該等液體流在離開該等出口之後合併，以在沖擊該旋轉之表面之前形成一合併之液體流。通過此方法，本案發明人發現晶圓可在清洗過程中持續地維持濕潤，同時將非所欲之飛濺最小化或消除。特別是，允許該等液體流在沖擊該旋轉之表面之前合併為單一合併之液體流意味著該等液體係輸送至該晶圓上的相同點，從而避免有問題的波的形成，該有問題的波在清洗過程中將液體流輸送至該表面的不同部分時發生。與此相關的是，具有通常知識之讀者了解在此說明書中使用之用語「清洗」試圖一般性地意指液體釋放至晶圓之表面上的步驟，而不限於特定目的─舉例而言，「清洗」可為清潔晶圓以移除汙染物，或進行晶圓本身的某些化學改質。
在本發明之方法中，可將多步驟方法分成「處理」階段及中介的「過渡」階段，替代地稱作為處理時段及過渡時段。「處理」階段相應於進行特定處理步驟的時段。「過渡」階段相應於在處理序列中相鄰之處理步驟之間（意即，在處理階段之間）的轉換時段，在該「過渡」階段期間該兩個處理步驟基本上係同時執行。舉例而言，對於包含分別輸送液體X及液體Y的步驟A及步驟B的多步驟清洗程序，該程序具有三個階段：（i）處理階段，其中，僅輸送X；（ii）過渡階段，其中，X及Y的輸送同時發生；以及（iii）處理階段，其中，僅輸送Y。
過渡階段的持續時間將取決於待實施之特定方案，但可能是例如至少0.1秒、至少0.2秒、至少0.3秒、至少0.4秒、至少0.5秒、至少1秒、或至少2秒。過渡階段之持續時間的上限可以是例如0.5秒、1秒、1.5秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、20秒、或30秒。在涉及多於一個過渡時段的方法中，過渡時段可具有相同持續時間，或者可能具有不同持續時間。
過渡階段的持續時間佔先前之處理階段的百分比可能是例如至少0.01%、至少0.1%、至少0.5%、至少1%、至少2%、或至少5%。過渡階段之持續時間佔先前之處理階段的百分比的上限可以是例如40%、30%、20%、10%、或5%；例如該百分比可以是在0.01到40%、0.1到30%、0.5到20%、或1到5%的範圍內。在涉及多於一個過渡時段的方法中，過渡階段的百分比持續時間（整體的或單獨地）可能與上述範圍相關。
合適地，該等出口係朝向彼此而彎曲，以形成該合併之液體流。該等出口的角度係使得射出之流的流徑在該晶圓之表面的上方的位置「P」處交會。有利地，將該等出口設置以將液體流在晶圓表面上方結合為一合併之液體流意味著單一液體「柱」衝擊該晶圓，從而避免波的形成，所述波在同時輸送之液體流並未結合，或是僅在晶圓表面（意即在P ≈ 0處）結合時產生。
合適的角度將取決於液體的流率及該等出口在晶圓表面上方的高度。角度亦可取決於受輸送之化學品的類型─舉例而言，在不同之相鄰步驟的化學品彼此發生非所欲之反應的情況下，位置P接近晶圓之表面以限制能夠發生反應的時間可能是有利的。
可以兩種不同的方式界定該角度─以「筆直流徑交會」角度、或是「真實流徑交會」角度。
兩個出口的「筆直流徑交會」角度（θS ）係在假設在射出之後該液體流之軌跡沒有發生改變的情況下，由繪自該兩個出口的兩條直線所界定之角度。因此筆直流角度與流率無關（針對特定設置流率將為常數）並且忽略重力的影響。將流徑取為相應於筆直流之中央點的線。
兩個出口的「真實流徑交會」角度（θT ）係液體流之流徑真實在使用中交會的角度。因此該流徑考慮到流的真實軌跡，考量到流率及重力的影響。在二條液體流之間的流徑角度係以下列方式確定：（i）在沒有第二液體流的情況下（意即，在該第二液體流停止或轉向的情況下）測量第一液體流的軌跡、（ii）在沒有第一液體流的情況下測量第二液體流的軌跡；（iii）確定在軌跡交會處的點並測量在該點附近的此等線之間的最大角度。將流徑視為相應於流之中央點的線。若是必要，可用二次方程式將軌跡建模以襄助交會點的計算。
筆直流徑交角及真實流徑交角可以相同，特別是在低角度及高流率的情況下。然而，在較高角度及較低流率的情況下，在兩種測量結果中將發生差異。
一般來說，筆直流徑交角係小於等於40°、小於等於35°、小於等於30°、或是小於等於25°。筆直流徑交角可能係至少5°、至少10°、至少15°、或是至少20°。舉例而言，筆直流徑交角可能係10°到40°、15°到35°、或是15°到30°。
一般來說，在合併之液體流之間的真實流徑交角係小於等於40°、小於等於35°、小於等於30°、或是小於等於25°。真實流徑交角可能係至少5°、至少10°、至少15°、或是至少20°。舉例而言，在該等合併之液體流之間的真實流徑交角可能係10°到40°、15°到35°、或是15°到30°。
較佳是，將液體流向下釋放到旋轉之晶圓表面上（意即，在重力的一般方向（general direction）上）。
一般來說，如根據上方提出之「筆直流徑」或是「真實流徑」方法而確定的，在單獨流徑及晶圓的轉軸之間的角度係小於等於40°、小於等於35°、小於等於30°、或是小於等於25°，且一般係至少5°、至少10°、至少15°、或是至少20°（舉例而言10°到40°、15°到35°、或是15°到30°）。
在本發明之方法過程中液體流合併處的高度並不特別受限。用語「高度」係用以在不企圖限於特定定向（垂直的／水平的）的情況下，以一般的方式表示在晶圓與液體流合併點之間的距離。然而，一般來說，液體流係向下釋放到旋轉之表面上，在此例中「高度」具有其標準意義─也就是在液體流的交會點與晶圓之間的垂直距離（其中，該交會點在該晶圓上方）。
該高度可以兩種不同的方式界定─「筆直流徑交會高度」（HS ）或是「真實流徑交會高度」（HT ）。除了以量測軌跡交匯處的點到晶圓之表面的距離取代測量在軌跡交匯處的點的角度以外，這些高度的計算係遵循在上方針對筆直流徑交角及真實流徑交角所概述之相同方法。如上所述，在液體流合併處的高度並不特別受限。這與EP 0 618 611形成對比，在EP 0 618 611中，由於該高度決定清洗混合物在沖擊點的熱，因此該高度是關鍵參數。然而，一般來說較佳的情況是交會高度相對小，如此當從處理階段切換至過渡階段時衝擊面積才不會顯著地偏移。
一般來說，筆直流徑交會高度係在至少2 mm、至少5 mm、至少10 mm、至少15 mm、至少20 mm、或是至少25 mm。筆直流徑交會高度可能係小於等於100 mm 、小於等於90 mm 、小於等於80 mm 、小於等於70 mm 、小於等於60 mm 、小於等於50 mm 、小於等於40 mm 、或是小於等於30 mm。舉例而言，筆直流徑交會高度可能係2 mm 至100 mm、5 mm 至50 mm、或是10 mm 至40 mm。
一般來說，合併之液體流的真實流徑交會高度係在晶圓表面上方至少2 mm、至少5 mm、至少10 mm、至少15 mm、至少20 mm、或是至少25 mm。真實流徑交會高度可能係小於等於100 mm 、小於等於90 mm 、小於等於80 mm 、小於等於70 mm 、小於等於60 mm 、小於等於50 mm 、小於等於40 mm 、或是小於等於30 mm。舉例而言，合併之液體流的真實流徑交會高度可能係在晶圓表面上方2 mm 至100 mm之間、5 mm 至50 mm之間、或是10 mm 至30 mm之間。
合併之液體流衝擊晶圓，且因為由晶圓之旋轉而產生之離心力而後續流過晶圓之表面。可使合併之液體流衝擊晶圓的任何點。然而，通常，將合併之液體流釋放以沖擊旋轉之晶圓的轉軸。一般而言，這相應於晶圓所圍繞旋轉的晶圓中央。以此方式，液體可經過整片晶圓，且將受到最大離心力。如上所提，該方法一般係藉由將液體向下釋放到繞著與重力方向對準之轉軸而旋轉的晶圓上來實施。在這樣的例子中，為了達到液體的輸送以沖擊該旋轉之晶圓的轉軸，液體流的交會點係位在或接近於該晶圓之轉軸（一般係在晶圓中央上方）。
在本發明之方法中的液體係以流／噴束的形式輸送至晶圓。換句話說，液體呈「柱」在特定方向上流動，而不是以隨後沉降在晶圓上之分散的霧或噴霧的形式加以輸送。
液體到晶圓上的流率將與特定應用相關，但可能是例如至少每分鐘0.5公升、至少每分鐘1公升、至少每分鐘1.5公升、或是至少每分鐘2公升。
晶圓的轉速可以是例如至少60 rpm 、至少100 rpm 、至少200 rpm 、或至少300 rpm。
本發明之方法係用以處理晶圓（替代地稱為「基板」）之表面，且特別是良好合適於半導體晶圓的處理，在該半導體晶圓的處理中完整且可靠的清潔方案相當重要。對於「晶圓」我們的意思是一片或一塊（一般而言是薄的）材料，其適用於以有效實施旋轉清洗所必須之高速的旋轉。舉例而言，此方法可應用於矽晶圓的處理。
序列輸送方案 本發明之方法可用以進行大量的可能的多步驟表面處理。
一般而言，多步驟表面處理將涉及現用步驟（active step）（其中將一或更多現用化學品輸送至晶圓表面以與晶圓及／或在晶圓之表面上的成分反應）以及潤洗步驟（其中將一或更多化學品加以輸送以潤洗晶圓表面而不與晶圓及／或晶圓表面上的成分顯著地反應或完全不反應）。一般而言，潤洗步驟使用水，最佳是諸如去離子水的純化水。以這種方式，與不同現用步驟相關之化學品相互作用的機會被減少或消除。
在某些實施例中，多步驟表面處理相應於在上方先前技術章節詳細說明之RCA清潔的實施，其中在各現用步驟之間有選用性的潤洗步驟。舉例而言，該方法可涉及處理半導體晶圓之表面，其中該序列之步驟涉及一或更多下列步驟的循環： （A）選用性潤洗步驟； （B）用以移除有機及／或微粒汙染物的步驟； （C）選用性潤洗步驟； （D）用以移除表面氧化物層之選用性步驟； （E）選用性潤洗步驟； （F）用以移除離子汙染物的步驟；以及 （G）選用性潤洗步驟； 或是例如以步驟順序：（A）、（F）、（G）、（B）、（C）、（D）、（E）將上述步驟重新排列的變化。
舉例而言，該方法可涉及一或更多下列步驟的循環： （A）選用性地，以水潤洗該表面； （B）以氨及過氧化氫的混合物處理該表面； （C）選用性地，以水潤洗該表面； （D）選用性地，以氫氟酸處理該表面； （E）選用性地，以水潤洗該表面； （F）以酸（例如硫酸或鹽酸）及過氧化氫的混合物處理該表面；以及 （G）選用性地，以水潤洗該表面； 或是例如以步驟順序：（A）、（F）、（G）、（B）、（C）、（D）、（E）將上述步驟重新排列的變化。
較佳是，該序列包含潤洗步驟（C）、（E）、及（G）的至少其中一者，最佳是所有的潤洗步驟（C）、（E）、及（G）。將潤洗步驟納入係有助於避免在（B）、（D）、及（F）步驟中使用之不同試劑之間的反應。
為了實施上述程序，以根據本發明所提出之方法，不同液體成分輸送自個別的出口。在涉及使用不同化學品之組合的步驟（意即，步驟（B）及（F））中，可將化學品預先混合並從相同出口輸送。
在一實施例中，該方法涉及一或更多下列步驟的循環： （A）選用性地，以釋放自第一出口之水潤洗該表面； （B）以釋放自第二出口之溶液處理該表面，該溶液包含氨及過氧化氫的混合物； （C）選用性地，以較佳是釋放自該第一出口之水潤洗該表面； （D）選用性地，以氫氟酸處理該表面； （E）選用性地，以較佳是釋放自該第一出口之水潤洗該表面； （F）以釋放自第三出口之溶液處理該表面，該溶液包含酸（例如硫酸或鹽酸）及過氧化氫的混合物；以及 （G）選用性地，以較佳是釋放自該第一出口之水潤洗該表面； 或是以步驟順序：（A）、（F）、（G）、（B）、（C）、（D）、（E）的上述者的變化； 其中該序列每循環包潤洗步驟（A）、（C）、（E）、及（G）的至少其中一者。較佳是，該序列係選自下列的其中一者： （B）、（C）、（F）； （B）、（C）、（F）、（G）； （B）、（C）、（D）、（E）、（F）； （B）、（C）、（D）、（E）、（F）、（G）。
較佳的是，使用釋放自相同出口的水進行所有潤洗步驟，因為這限制了實施本發明之方法所需的出口數量。
清潔設備 本發明亦提供用以執行本發明之方法的清潔設備。更特別是，在一第二實施態樣中，本發明提供以多種液體處理基板的清潔設備，其包含： 一清潔腔室； 一晶圓支撐件，在該清潔腔室中； 將該晶圓支撐件旋轉之手段；以及 一液體配給裝置，包括：固持二或更多個液體輸送管的一殼架，其中該等管之出口朝向彼此而向內彎曲，使得在使用中輸送自該二或更多液體輸送管之該等出口的液體流合併以形成一合併之液體流。
在一第三實施態樣中，本發明提供液體配給裝置，其合適於在第二實施態樣之清潔設備中使用。特別是，此實施態樣提供固持二或更多個液體輸送管的殼架，其中該等管之出口朝向彼此而向內彎曲，使得在使用中輸送自該二或更多液體輸送管之該等出口的液體流合併以形成一合併之液體流。
現將描述液體配給裝置選用性的及優選的特徵。應理解的是，在下方提出之選項及偏好就本發明的第一實施態樣而言同等地適用。
恰當地，液體配給裝置的殼架幫助將液體輸送管固持並導向成它們向內彎曲的設置。為此，該殼架可納入通道以收容該等液體輸送管，其中該通道將該等管彎曲成它們向內彎曲的設置。舉例而言，在特別有利的設置中，液體配給裝置包括： 一殼架，該殼架在出口埠界定一內腔室開口； 一間隔件，其位在該殼架之內腔室中；以及 二或更多液體輸送管，其沿該殼架之該內腔室中的該間隔件而穿通，並延伸至該出口埠； 其中該二或更多液體輸送管圍繞該間隔件而加以彎曲，使得該等管之出口朝向彼此而向內彎曲，使得在使用中輸送自該二或更多液體輸送管之該等出口的液體流合併以形成合併之液體流。在此設置中，二或更多液體輸送管可在間隔件及該殼架之內腔室的腔壁之間沿著／圍繞間隔件而穿通。以此方式，對於給定的殼架，間隔件的寬度及其相對於殼架之出口埠的位置可用以確定該等管之該等出口的角度。
從上述內容可知，清楚的是，「間隔件」係導引該等管成為所欲之角度設置的元件。較佳的是，間隔件係一獨立元件。儘管間隔件並非在所有實施例中不可或缺，但間隔件可以為用合適的固定方式固定於殼架的獨立元件，以限制或預防殼架及間隔件的相對移動。舉例而言，可以螺釘、銷、或栓塞將間隔件固定於殼架。在這樣的實施例中，殼架可具有與在間隔件中的相應孔洞對準之通孔，以承接該螺釘、銷、或栓塞。較佳的是該間隔件係可替換的／可移除的間隔件，可以其他（選用性地不同的）間隔件加以替換。這在液體配給裝置能夠結合不同間隔件的實施例中係特別有利的，因為可使用不同間隔件以使用相同殼架來完成不同設置。
一般而言，該殼架包住該等液體輸送管，並協助支撐該等管。該殼架可為管狀殼架，例如圓柱管狀殼架（儘管其他剖面係可能的）。以此方式，可將該等液體輸送管插入／通過管狀殼架。
在一個實施例中，該殼架及該間隔件將該二或更多液體輸送管夾持定位，且該殼架之該內腔室在該出口埠變窄或是朝向該出口埠變窄，以將該等液體輸送管圍繞該間隔件而彎曲，並從而將該等管之該等出口定向為該向內彎曲之設置。在此實施例中，該殼架的內腔室可向內呈錐形以在該出口埠或是朝向該出口埠產生該窄化。在這樣的情況下，間隔件可以互補於殼架之錐形的錐形加以設置，其在殼架之錐形部分內延伸。這樣的設置提供簡單且有效的方法對裝置提供以期望之設置形成的管道。
為了幫助定位液體輸送管，間隔件較佳是具有適用於容納該等液體輸送管的一或更多通道／凹槽。選用性地，該殼架具有用以容納該等液體輸送管的一或更多通道。在間隔件及殼架兩者都包含該等通道的情況下，該等通道可以是互補的，以在該殼架及該間隔件組裝在該液體配給裝置中時形成封閉的導管，俾以完全圍繞該等管（例如藉由針對各液體輸送管，在該殼架中提供半管（half-pipe）凹槽以及在間隔件中提供互補的半管凹槽）。選用性的，在殼架中沒有相應通道的情況下將通道設置於間隔件中。由於能夠在具有不同數量及／或設置之通道的不同間隔件之間切換以實施不同方案，而不會受殼架中之通道的干擾（否則當在不同間隔件之間切換時這可能會干擾正確的放置），因此在間隔件在殼架內為可替換的狀況中，這後一實施例是特別有利的。較佳是，間隔件中的通道係開放通道（也就是說，它們沒有將該等液體輸送管完全包圍），以俾助液體輸送管的插入及移除。
在一個實施例中，液體配給裝置具有兩個液體輸送管，該等液體輸送管位在設於該間隔件之中／之上的兩個（較佳是開放的）通道內。該等通道可沿間隔件的相對側而穿通，以恰當地將該等管分隔／隔開。
在另一實施例中，液體配給裝置具有三個液體輸送管，其位在設於該間隔件之中／之上的三個（較佳是開放的）通道內。
在特別有利的實施例中，該殼架包括一主體及一可拆式帽蓋，其中該可拆式帽蓋包括該出口埠。以此方式，可將該可拆式帽蓋移除以允許間隔件及液體輸送管的調整。在這樣的實施例中，該間隔件較佳是當將可拆式帽蓋移除時是可移除的。以這個方式，為了維修的理由或是換成適用於不同方案的不同間隔件，可直接替換間隔件。可將可拆式帽蓋經由任何合適的接合方式加以連結，諸如螺釘配合（螺紋接合）、摩擦配合（推入配合）、或卡扣配合。可將可拆式帽蓋透過接合而與殼架的主體及／或間隔件附接。恰當地，間隔件係單獨元件，當可拆式帽蓋附接於液體配給裝置時將間隔件固持／夾持定位，但是當將可拆式帽蓋移除時，可將間隔件自由移除。
在一個偏好的設置中，該液體配給裝置包括： 一殼架，該殼架在一出口埠界定一內腔室開口，該殼架具有一主體及由一摩擦配合或螺釘配合接合所連結的一可拆式帽蓋，其中該可拆式帽蓋包含該出口埠； 一間隔件，其位在該殼架之內腔室中；以及 二或更多液體輸送管，其在間隔件及該殼架之內腔室的腔壁之間圍繞間隔件而穿通，並延伸至該出口埠； 其中該間隔件具有在其外表面中的通道，其容納該二或更多液體輸送管，且該可拆式帽蓋的內表面並不包含用以容納該等液體輸送管的通道。有利的是，在此實施例中，該可拆式帽蓋係以穩固的螺釘配合或摩擦連結而固持定位，但在帽蓋中缺乏管支撐通道意味著可旋轉該帽蓋以在不對間隔件及液體輸送管施加顯著旋轉的情況下允許其移除。這意味著即使沒有將間隔件／管相對於殼架的主體加以固定的安裝之情況下，仍可將在帽蓋之移除的過程中管的扭轉最小化或消除。這意味著直接避免該等管變形或糾結，否則這可能損壞該等液體輸送管且亦迫使間隔件向上進入該殼架而使其移除變得更加困難。這樣的實施例亦可容許液體輸送管的簡單替換。特別的是，可拆式帽蓋的移除抵銷了在液體輸送管上的夾持力，這允許了將液體輸送管（向上地或向下）拉出該殼架。
在上方特別偏好的設置中，主體可以是管狀殼架（也就是說，中空管）。以此方式，可將該等液體輸送管輕易地推入／插入該空心管且由該可拆式帽蓋固定到位。
在特別偏好的設置中，間隔件包含停止表面，該停止表面緊靠殼架的相應停止表面（例如，在殼架內）。互補的停止表面可用以幫助將間隔件放置在殼架內並防止間隔件過於推進殼架內。在一個實施例中，間隔件的停止表面係以軸環部分來提供。
在特定偏好的實施例中，液體配給裝置包括： 一殼架，該殼架在一出口埠界定一內腔室開口，該殼架具有一主體及一可拆式帽蓋，其中該可拆式帽蓋包含該出口埠； 一間隔件，其位在該殼架之內腔室中，該間隔件具有一軸環部分以及一向內錐形的部分；以及 二或更多液體輸送管，其在該間隔件及該殼架之內腔室的腔壁之間圍繞該間隔件而穿通，並延伸至該出口埠； 其中該間隔件具有在其外表面中的通道，其容納該二或更多液體輸送管，且將該等液體輸送管在下部向內錐形之部分彎曲成它們的彎曲設置，且其中該間隔件的軸環部分緊鄰該主體的下部部分（該主體的「出口」部分）且將該可拆式帽蓋固持定位在該間隔件的軸環上（舉例而言，通過與軸環的摩擦配合）。通過合適的固定方式將間隔件選用性的固定於殼架。有利的是，此設置提供組裝特別簡單並可靠的裝置。特別是，可藉由以下方式來組裝該裝置：將液體輸送管插入通過該殼架之該主體、將該等管放進設置於間隔件內的通道中、將間隔件推入在殼架之主體中的位置直到間隔件的軸環部分接觸該殼架之主體的出口、以及最後將該可拆式帽蓋推到／鎖到間隔件之軸環上的位置，使得該等管採用所需之向內彎曲的設置。
較佳是，液體輸送管係固持在該殼架內的獨立部分（與殼架的整體部分相對）。該等管可能係塑膠管，例如基於氟的管，諸如全氟烷氧基管。
所輸送之液體通過的出口可能係用於以合適的流率輸送液體的流／噴束的任何合適的形式。該出口可替代地稱為「噴嘴」。出口可簡單地係液體輸送管的開口端。替代地，該出口可以係獨立的噴嘴以導引該液體的流。該出口可具有與液體輸送通過之導管相同的內徑，或者可具有有些不同的形狀─例如，具有較小的剖面以增加流率。出口的內徑將取決於針對特定應用所欲之特定的流特性，但可能係例如至少2 mm、至少3 mm、至少4 mm、至少5 mm、或至少10 mm。
較佳的是，二或更多液體輸送管的該等出口落在上方針對「筆直流徑交角」所給定之範圍，例如在10°至40°之間、15°至35°之間、或20°至30°之間。
在本發明的清潔設備中，該等開口較佳係位在根據在上方針對「筆直流徑交會高度」所給定之範圍之在晶圓上方的高度。舉例而言，該筆直流徑交會高度可能係在2 mm 至100 mm之間、5 mm 至50 mm之間、或是10 mm 至40 mm之間。
晶圓支撐件可為具有合適之晶圓抓取裝置的可旋轉平台。晶圓可由例如真空夾頭（或夾具）、邊緣抓取夾頭、或白努利夾頭（或夾具）的可旋轉平台加以固持。本發明之清潔裝置的清潔腔室可包含圍繞該旋轉平台及晶圓的環狀液體收集器，以收集從晶圓表面流動之液體。
間隔件 在更進一步的實施態樣中，本發明提供在上述之設備及液體配給裝置中使用的間隔件。在特別偏好的實施例中，該間隔件包括： 一上部部分，具有用以將該間隔件固定於殼架的固定手段； 一下部部分，具有向內錐形（例如，截頭圓錐部分）； 一軸環部分，在該上部及下部部分之間，具有大於該上部及下部部分的寬度以幫助將該間隔件放置在殼架內； 其中，該間隔件的外表面包含用以收容液體輸送管的二或更多通道，且其中該下部部分幫助將該等液體輸送管彎曲成所欲之設置。
部件套組 在更進一步的實施態樣中，本發明提供一部件套組，其用於組裝根據本發明之液體配給裝置。該套組包含：該殼架、用以放置在該殼架主體內的一或更多該間隔件，以及選用性的二或更多液體輸送管（儘管後者可獨立供應）。較佳是該套組包含至少兩個具有不同數量之用以容納該等液體輸送管之通道的間隔件。舉例而言，該套組可包含具有兩個通道的第一間隔件、以及具有三個通道的第二間隔件。該套組的元件可具有上方簡述之偏好及選用性之特徵的任何者。特別是，該殼架可為多部件構造，其包括一主體及一可拆式帽蓋。
圖1顯示根據本發明之液體配給裝置1。該裝置結合具有主要部分3及可拆式帽蓋4之管狀殼架2。殼架包含由螺釘6固定定位的間隔件5（顯示於後續圖示中）、以及連結至液體儲槽（未顯示）的三個PFA管7（顯示於後續圖示中）。
圖2A及2B為殼架2內部沿圖1中分別以I-I及II-II表示之平面的剖面圖。該殼架包住間隔件5及管7，由於設在可拆式帽蓋4之內部表面的向內錐形以及間隔件5之相應錐形的外表面，後者以一個角度突出通過可拆式帽蓋4的開口端。
圖3A-C顯示了示於圖1-2之裝置的操作。在圖3A中，藉由從第一管11輸送液體10之流至旋轉之晶圓12上來進行第一沖洗步驟。接著，在圖3B中，裝置進入過渡時段，其中，在維持第一液體10從第一管11的輸送的同時，從第二管11’輸送液體10’之流。液體10及10’形成單一流，該單流在該旋轉之晶圓的中心點沖擊該旋轉之晶圓。最後，在圖3C中，液體10’之流在液體10之流停止的情況下繼續，以實現第二清洗步驟。
圖3B顯示虛線，其指示假設液體從管11及11’沿筆直的路徑射出的液體10及10’的理論流徑。 在流徑相交處的點「P」相應於筆直流徑交會高度，在此例中係在旋轉之晶圓12的表面上方10mm處。以θS 表示之筆直流徑交角為26°。在此例中，由於液體流率與對旋轉之晶圓12的表面的接近性意味著與筆直流動沒有顯著偏差，因此真實流徑交角θT 大約與基於筆直流動所計算出的相同。這與圖4中顯示的情況形成對比，其中，較低流率及較陡的噴嘴角度的組合意味著筆直流徑角度θS 大於真實流徑角度θT ，且同樣地，真實交會高度低於基於筆直流徑高度所預估的高度。
圖5顯示了使用示於圖1-4中之三管液體配給裝置的RCA清潔的實施方式，其中去離子水係配給自第一管，氨及過氧化氫在去離子水中的水性混合物係配給自第二管，且硫酸及過氧化氫在去離子水中的水性混合物係配給自第三管。陰影區域指示過渡階段，在過渡階段期間液體同時輸送自相關的管。
圖6A及6B更詳細地顯示圖2的間隔件元件。間隔件20包含用於收容液體輸送管（未顯示）的三個通道21。該間隔件包含軸環22，其具有與殼架內腔室相當的直徑，以將間隔件穩定地水平放置於該殼架內。軸環在其外表面上設有螺紋（未顯示）以與在殼架內之相應螺紋契合。軸環亦具有：上連接面23，其鄰接使用中之殼架的管狀部分3的出口區（參見圖2）以將間隔件垂直地放置在殼架內並防止間隔件過於推入殼架內；以及下連接面，其連接在可拆式帽蓋中的對應停止表面。在軸環下方，設有錐形部分24，其配合在殼架的對應向內錐形腔室之內，該錐形部分24將管彎曲到位。在軸環上方，扇形部分25（意即，在通道之間的「空的」區域）協助在間隔件插入殼架的過程中將摩擦最小化，且一般來說減少用於製造間隔件的材料的量。間隔件20亦包含具有螺釘孔27的錨部分26，螺釘孔27可用以使用螺釘將間隔件固定於殼架，如圖2A中所示。圖7為替代間隔件30，其僅具有兩個用於收容液體輸送管（未顯示）的通道31，其他特徵與間隔件20所示的那些相同。
圖8A-C更詳細地顯示可拆式帽蓋40的特徵。圖8A是帽蓋40的剖面圖。帽蓋包含具有相應於間隔件20之軸環22的直徑的上腔室41。上腔室的表面包含螺紋（未顯示），其旋緊於設置在間隔件之軸環上的相應螺紋以將帽蓋固持定位。帽蓋亦具有下腔室42，下腔室42具有止於開放出口埠43的截頭圓錐形狀。下腔室具有~22°的圓錐角，其將液體輸送管導引成為與間隔件之錐形部分結合的它們的向內彎折設置。上腔室41及下腔室42之間係中間腔室44，其具有較大的直徑用以允許塑膠液體輸送管在它們被彎曲定位時向外凸出，並且用以避免管的摩擦。圖8B及8C分別顯示往上腔室41及下腔室42看入的帽蓋的視圖，其在出口埠43描繪較窄的剖面。
以恰當的方式、以其特定形式、或者就執行所揭露之功能的手段、或是用以獲得所揭露之結果的方法或程序而言來表示的在前述內容中、或在以下專利申請範圍中、或在隨附圖示中揭露之特徵可能單獨地、或以這些特徵之任何組合的方式描述來以其各種形式實現本發明。
儘管本發明已與上述範例實施例結合描述，當給予本揭露時，許多等效調整及變化將對所屬領域具有通常知識者而言顯而易見。因此，上方闡述之本發明的示例性實施例應視為說明性的而非限制性的。在不偏離本發明之精神及範疇的情況下可對所述之實施例做出各種變化。
為了避免任何懷疑，此處所提供之任何理論解釋係為了提高讀者之了解的目的而提供。本案發明人並不希望受任何這些理論解釋束縛。
此處所使用之任何章節標頭僅係為了組織的目的而不應視為對所述之申請標的的限制。
除非上下文需要，否則在此說明書通篇，包含其後之申請專利範圍，字詞「包括」及「包含」及其變化形將理解為意指包含所述之整數或步驟或一組整數或步驟，而不是排除任何其他整數或步驟或其他組整數或步驟。
必須注意的是，如在說明書及所附申請專利範圍中所使用，除非上下文中另外明確說明，單數形態「一」、「一個」、及「該」包含複述形態。範圍可能在此處表示為從「約」一個特定值、及／或到「約」另一個特定值。當表示了這樣的範圍時，另一實施例包含從該一個特定值及／或到其他特定值。同樣地，當藉由使用先前的「約」將數值表示為近似值時，將理解的是特定數值形成另一實施例。與數值相關的用語「約」係選用性的且表示例如+/- 10%。
P:點 1:液體配給裝置 2:殼架 3:主要部分 4:可拆式帽蓋 5:間隔件 6:螺釘 7:管 10:液體 10’:液體 11:第一管 11’:第二管 12:晶圓 20:間隔件 21:通道 22:軸環 23:上連接面 24:錐形部分 25:扇形部分 26:錨部分 27:螺釘孔 30:替代間隔件 31:通道 40:帽蓋 41:上腔室 42:下腔室 43:出口埠 44:中間腔室
本發明之實施例現將參考隨附圖示僅以示例的方式加以說明，其中： 圖1顯示根據本發明之液體配給裝置的透視圖； 圖2A及2B為圖1之液體配給裝置的剖面圖，此二圖顯示了彼此正交的視圖； 圖3A、3B、3C為顯示根據本發明之方法的液體輸送序列的示意圖； 圖4為從根據本發明之液體配給裝置之輸送的示意圖，以描繪在筆直流徑交角與真實流徑交角之間的偏差； 圖5為顯示根據本發明之方法的RCA清潔的實施方式的流程圖； 圖6A及6B為三管間隔件之頂部及底部的透視圖； 圖7為雙管間隔件之底部的示意圖； 圖8A、8B、8C顯示本發明之液體配給裝置的可拆式帽蓋，且分別是頂部透視圖、底部透視圖、及剖面圖。

Claims (15)

  1. 一種以多種液體處理晶圓表面的方法，其包含：將該晶圓之該表面旋轉；以及依一序列從個別出口釋放不同液體流到該旋轉之表面上，其中在該序列中毗連之液體流的該釋放操作在一過渡階段期間重疊，且其中在該過渡階段期間，該等液體流在離開該等出口之後合併，以在沖擊該旋轉之表面之前形成一合併之液體流。
  2. 如請求項1之以多種液體處理晶圓表面的方法，其中該等出口係朝向彼此而彎曲，以形成該合併之液體流。
  3. 如請求項1或2之以多種液體處理晶圓表面的方法，其中在該等合併前之液體流之間的真實流徑交角係10°到40°。
  4. 如請求項1-2其中任一項之以多種液體處理晶圓表面的方法，其中該等合併前之液體流的真實流徑交會高度係在2-100 mm之間。
  5. 如請求項1-2其中任一項之以多種液體處理晶圓表面的方法，其中該序列包括將現用步驟及潤洗步驟交替。
  6. 如請求項5之以多種液體處理晶圓表面的方法，其中該方法包含處理一半導體晶圓之表面，其中步驟之該序列包含下列步驟的一或更多循環： （A）一選用性潤洗步驟； （B）用以移除有機及／或微粒汙染物的一步驟； （C）一選用性潤洗步驟； （D）用以移除一表面氧化物層之一選用性步驟； （E）一選用性潤洗步驟； （F）用以移除離子汙染物的一步驟；以及 （G）一選用性潤洗步驟； 或是以步驟順序（A）、（F）、（G）、（B）、（C）、（D）、（E）的上述者的一變化。
  7. 如請求項6之以多種液體處理晶圓表面的方法，其中該方法包含下列步驟的一或更多循環： （A）選用性地以釋放自一第一出口之水潤洗該表面； （B）以釋放自一第二出口之一溶液處理該表面，該溶液包含氨及過氧化氫的一混合物； （C）選用性地以水潤洗該表面； （D）選用性地以氫氟酸處理該表面； （E）選用性地以水潤洗該表面； （F）以釋放自一第三出口之一溶液處理該表面，該溶液包含酸及過氧化氫的一混合物；以及 （G）選用性地以水潤洗該表面； 或是以步驟順序（A）、（F）、（G）、（B）、（C）、（D）、（E）的上述者的一變化； 其中該序列每循環包含潤洗步驟（A）、（C）、（E）、及（G）的至少其中一者。
  8. 一種液體配給裝置，其適用於執行如請求項1-7其中任一項之以多種液體處理晶圓表面的方法，該裝置包含：一殼架，其固持二或更多個液體輸送管，其中該等管之出口朝向彼此而向內彎曲，使得在使用中之輸送自該二或更多液體輸送管之該等出口的液體流合併以形成一合併之液體流。
  9. 如請求項8之液體配給裝置，包括： 該殼架，該殼架在一出口埠界定一內腔室開口； 一間隔件，其位在該殼架之內腔室中；以及 該二或更多液體輸送管，其沿該殼架之該內腔室中的該間隔件而穿通，並延伸至該出口埠； 其中該二或更多液體輸送管圍繞該間隔件而加以彎曲，使得該等管之該等出口朝向彼此而向內彎曲，使得在使用中之輸送自該二或更多液體輸送管之該等出口的液體流合併以形成一合併之液體流。
  10. 如請求項8之液體配給裝置，其中該殼架及該間隔件將該二或更多液體輸送管夾持定位，且該殼架之內腔室在該出口埠變窄或是朝向該出口埠變窄，以將該等液體輸送管圍繞該間隔件而彎曲，並從而將該等管之該等出口定向為該向內彎曲之設置。
  11. 如請求項9或10之液體配給裝置，其中該間隔件具有一或更多通道，該一或更多通道容納該等液體輸送管。
  12. 如請求項9-10其中任一項之液體配給裝置，其中該殼架包括一主體及一可拆式帽蓋，其中該可拆式帽蓋包括該出口埠。
  13. 如請求項8-10其中任一項之液體配給裝置，其中該等管之該等出口的筆直流徑交角係10°到40°。
  14. 一種部件套組，其用於組裝如請求項9-13其中任一項之液體配給裝置，該部件套組包含： 該殼架；以及 一或更多該間隔件，各自具有不同數量之通道，該等通道係用以容納液體輸送管。
  15. 一種清潔設備，其用於執行如請求項1-7其中任一項之以多種液體處理晶圓表面的方法，該清潔設備包含： 一清潔腔室； 一晶圓支撐件，在該清潔腔室中； 該晶圓支撐件之旋轉裝置；以及 如請求項8-13其中任一項的一液體配給裝置。
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