TW423067B - Collector for an automated on-line bath analysis system - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 羼4 2 3 Q 6 7 Α7 _ Β7 五、發明說明（1 ) 發明背景 本發明大致有關自一種液體來源收集液體樣本之收集器 。更特別的是，本發明有關一種自至少一個半導體晶圓清 洗槽收集液體樣本之收集器，如此該自動分析儀器可以分 析樣本之污染物》 適於製造積體電路之半導體晶圓係自單晶矽塊切片薄晶 圓製得。切片之後，對該晶圓進行磨光處理使其具有大致 均勻厚度。然後蝕刻該晶圓以去除損害部分，並製得平滑 表面。習用晶圓成形法中，下一步驟係抛光步驟，使該晶 圓至少一面具有高度反射表面與無損害表面。在此經抛光 面製造電裝置。 晶圓表面上存在污染物會大幅降低製自該晶圓積體電路 之品質與性能。因此’通常於部分或全部上述晶圓製備步 骤後清洗半導體晶圓以降低最終晶圓產物表面存在之污染 物數量β例如，可將該晶圓浸於一組清洗槽溶液中自單晶 妙晶圓表面去除有機與其他粒子污染物。 監測半導體清洗槽溶液中之污染物濃度提供數個有用目 的。首先’可以最大化清洗槽溶液使用期限。當晶圓經過 特定清洗槽連續處理時，清洗槽溶液中之污染物濃度通常 會提高。不幸的是，該清洗槽溶液會被該污染物飽和，無 法再清洗晶圓。藉由監測特定清洗槽溶液中污染物濃度， 可以更精確測定該點所耗用溶液。 監測清洗槽溶液中污染物濃度可實現的第二優點係可以 更精確辨認污染源。構成該清洗槽溶液之各種試劑可能包 本紙張μ利中S國家辟（CNS)A鐵格⑵ό 297公笼） 『.：n n JJa .1 n n n n E f · n ϋ I n I I- I 一&J* ϋ n n f n I {請先閱讀背面^注意事項苒填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裂 *423〇Β ί Α7 --- Β7 、發明說明（2) 含會實際污染該晶圓之不純物，其與清洗晶圓目的相反。 製備更純清洗槽溶液需要辨認與消除此等污染源，藉由監 測清洗槽中污染物濃度更容易達成此目的。 監測清洗槽所獲得分析資料之精確性與可靠度會大福景; 響污染源之辨認與清洗槽使用期限之測定。此外，即使低 水準某些不純物可能造成晶圓表面之污染，所以分析方法 之敏感度亦極精確。 慣例上，可以經由使用手動取樣技術監測清洗槽溶液中 之金屬不純物種類與濃度，習稱爲”非線上"取樣法，其中 操作員收集該清洗槽溶液之樣本。然後將該樣本送至—個 實驗室做分析β 此非線上法缺點之一係容易自外部來源導入其他污染物 。例如，操作員與該樣本接觸經常會造成導入金屬污染物 ，諸如鋁、鐵、鈣與鈉。此外，通常無法充分清洗保存所 收集樣本之管瓶或谷器以及吸管或其他取構裝置，因此避 免將外部污染物導入該樣本。因此，該非線上取樣方法缺 <提供欲試驗清洗槽溶液實際狀態代表性結果所需之精確 性與敏感度。 此外，就實驗而言其可能花費數小時完成該樣本分析， 並馬負貴清洗晶圓之晶圓製造區的樣本結果。在過渡期間 ，农連續清洗晶圓，最後發現受到污染之槽可能製造數百 片不可接受之晶圓；當此現象發生時，必須召回此等晶圓 且再次清洗之。或者’當操作員等候結果時可能會停止該 槽在任實例中’因爲此種不必要延遲之故，該淨效果 -5- ，"τ%格⑵Ο χ 297公釐） ----i---.------衣 ' I--I---訂·---- I I I I .¾. (請先閱讀背面t注意事項再填寫本I) A7 B7 _Λ23〇67 五·、發明說明（3 it高生產成本並降低該清洗處理之整體效率。 爲避免實驗分析方法浪費時間及潛在成本，演變成通常 只疋拋棄預疋時間期間諸如每j 2小時後之清洗液。不過， 此種方法並未將許多偵測清洗槽溶液適用期限之變數考慮 在内’包括化學試劑品質、處理晶圓品質浸於該溶液中晶 圓之清潔度與避免操作員造成污染之警戒。因此，在無此 金屬不純物之分析效益下，可能會浪費一部分該槽之適用 期限。 爲克服上述缺點’可藉由，，線上"方法測定清洗槽溶液中 不純物濃度，其可以在-個單一整合方法中取樣並分析清 洗液。即’自-個清洗槽溶液中機械性移除樣本，並以分 析儀器自動分析’不必直接曝於操作貝環境下。此種方法 實例係與本申請案同日提出之以申請案，其發明人爲 Larry W. Shi^ Erik J. Mori ’標題爲"監測晶圓清洗液中金 屬不純物濃度之方法"，以提及的方式併入本文中。 .機械性取樣與自動分析系統必須確使自該清洗槽獲得之 樣本是整個清洗槽代表爲佳。若獲本無法代表該清洗 槽’則無法獲料確且可# 。爲了確使 樣本是整體清洗槽代表，該線上系統本身必須不是^染源 j =該線上系統使用間間歇地收集樣本，其最後會 染物，並污染不存在該清洗槽之樣本，總序染測量 此外，取樣多個槽時，因爲此等槽之間通 ’可能會自清洗槽本身機械性移除—樣本。此實例中，可 度·，鮮（cns)AiJ 規格（21〇 -------------裝--------訂---------線 (請先閲讀背面4注意事項ί填寫本頁) 經 濟 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 Μ X 297公釐） -6 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14230 6 Ί Α； ------Β7_____ 五、發明說明（4 ) 能需要使用自動化分析之收集裝置。該收集裝置可保留來 自個別收容器中各槽清洗槽溶液—部分，所有收容器均彼 此緊鄰。不過，若使該清洗液之收集部分停滯，自彼取出 之樣本無法代表整體清洗槽，而且會造成不精確之:亏染測 量。 發明總結 因此，本發明目的中，提出一種自清洗槽收集液體樣本 之收集器，其可經由線上方法收集樣本與分析該溶液中之 污染物；提出可經由線上方法分析清洗槽溶液中之污染物 ’而且不會延遲晶圓清洗處理之收集器；提出可以經由線 上方法提供晶圓清洗槽溶液中污染物之可靠且重現結果的 收集器；及提出降低清洗槽溶液污染風險之機。 簡而言之，因此，本發明有關一種自至少一個自動分析 樣本用之液體來源收集樣本之收集器，其包括至少一個收 容器，其用以接收來自該至少一個液體來源之液體，並裝 盛一定量液體以製得一樣本。各收容器具有自各液體來源 輸送液體之入口及大小經篩選使該樣本收集裝置可裝入該 收容器之開放式頂端。該收集器亦包括一個與與該收容器 開放式頂端流體溝通之溢流道，使接收過量液體溢過該收 容器開放式頂端。該收容器另外包括一個排水管以接收來 自該溢流道之液體，將該液體自該收集器排出。 本發明另外有關一個用以監測液體内容物之樣本收集與 分析系統，其通常包括一個與至少一個液體來源連續開放 流體溝通之放水管路。與該放水管路連續開放流體溝通之 本纸張t边吊t 0國家標準（CNSM4規格（210 X 297公餐） --------------裝·-------訂---------線 (請先閱讀背面t注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7fA23〇67 _____B7___ 五、發明說明（5 ) 收集器包括一個收容器以接收來自至少一個液體之來源， 並裝盛一定數量之液體以獲得一樣本。該收容器具有一個 自該放水管路將液體接收至收容器之入口與_個$ K丁員 端。該放水管路與該收集器沒有可以阻礙液體來源之液體 流至收集器收容器之結構。該收集與分析系統另外自括— 個收集收容器液體樣本之樣本收集裝置與—個用以接收該 樣本收集裝置之液體並自動分析該液體内容物之液體分析 裝置》 本發明另外有關收集與分析來自至少一種液體來源之液 體内容物的方法，該方法包括經由放水管路將該液體來源 之液體連績排至收集器之收容器、該收容器底部具有一個 自該放水管路將液體接收至收容器之入口與一個開放式頂 端。其次，自該入口將液體連續輸送入該收容器至該收容 器之開放式頂端，如此該液體自該收容器底部連續流動該 開放式頂端’並自該收容器開放式頂端連續溢流至該收集 器之溢流道。藉由自動樣本收集裝置取出該液體樣本，然 後自該樣本收集裝置沉積至一液體分析裝置中。最後，分 析該液體以測定其内容物。 下文中部分明顯並且一部分指出本發明其他目的與特性。 圖式簡述 圖1係備有本發明收集器之線上晶圓清洗系統示意圖； 圖2係圖1收集之透視圖； 圖3係圖2沿著線3 - 3平面之剖面圖；及 圖4係圖2沿:¾線4 - 4平面之剖面圖。 本紙張又度適用中固0家標準規格⑵〇 X 297公 .------.-------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項ί填冩本頁) 贋 4 2 3 〇 6 7 Α7 ---------- Β7 五、發明說明（6) 對應之參考記號表示附圖中之對應部分。 較佳具體實例 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 參考圖1，自清洗槽收集液體樣本之收集器通常以1表示 。收集器係"線上"裝置（包括收集器！與自動分析儀器4) 一 邵分爲佳，其係用以取樣與分析—種液體，諸如包含在清 洗槽8用以清洗半導體晶圓之清洗槽溶液除上述收集器之外 ，此種線上取樣與分析裝置之構造與操作爲熟知本技藝者 習知，而且本文不做進一步詳述。 #藉由適當放水管路12將收集連接於清洗槽8之再循環 管路6。當再循環泵10連續循環清洗液使之經過清洗槽時 ，將少部分清洗槽中之清洗液排至放水管路12，以輸送至 收集器1。因爲逸經該進料管路之溶液通常不會再回到清洗 槽8，所以最小化該進料管之直徑爲佳，避免該槽清洗液過 度耗用。例如，該範例具體實例之放水管路丨2直徑小於約 1 /4 "，直杈約1 /8 ’·爲佳，直徑約t /丨6 "最佳。該自動化分 析儀器4位於緊鄰收集器】位，使該分析儀器容易達到該收 集器所之樣本。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印 參考圖2 -4，琢收集器！包括由清洗之後不會瀝濾金屬不 純物至该溶液之材料所構成通常爲長方形塊狀物2 5。例如 ’範例具體實例之塊狀物25係由特夫綸構成。 塊狀物25具有在該塊狀物上表面縱向延伸之中央廢料溝 Η與數個在該塊狀物上表面橫向延伸並且與該中央廢料溝 溝通乙收容器溢流道或溝7 ^該廢料溝丨丨與溢流道7通常以 其參考數値表示。該收容器溢流道7各具有底27、位於通 • 9 - 本纹過用中四0家標準（CNS>A.l規格（2ΐ〇χ J97公餐） 423067 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（7 ) 常與該塊狀物上表面橫向末端邊緣相鄰之外侧末端2 9以及 朝向中央廢料溝1 1開口之内側末端3丨。各個收容器溢流道 7之底2 7自該收容器溝外側末端2 9向内侧末端3丨傾斜，將 收容器溝中之液體輸送至中央廢料溝11(圖3)。 在該塊狀物中每個溢流道7之橫外側末端2 9形成垂直定 向收容器3。收谷器3之上方末端朝向溢流道7開口，使來 自該收容器之溢流液體排至中央廢料溝1 1 ^篩選各個收容 器之直徑使自動分析儀器4(圖1)之樣本收集器41可浸於該 收容器3以收集欲分析樣本。每個收容器3亦具有入口 17， 其通常與該收容器底部相鄰，使流體輸送至該收容器（圖3) 。入口 1 7溝通該塊狀物側壁上個別通口 9。與該收容器相 鄰之入口 1 7之直徑内部部分實質上較小以控制液體流至該 收容器之流速。入口 9藉由放水管路1 2溝通清洗槽8 (圖1 ) ，將該液體接收至收集器]以分析該液體。 特別參考圖4 ’中央廢料溝1 1自該塊狀物2 5後方末端朝 向該塊狀物前端傾斜，將廢料溝11中之液體導入一廢料排 水管13。廢料排水管13具有出口 23，其通常與該廢料排水 管底部相鄰以自該廢料排水管排出液體。出口 2 3伸至塊狀 物25前方末端出口 15，以便自收集器1將液體排至一個適 用排出系統（未顯示出來）或是原已習知本技藝者所熟知之 陰溝（未顯示出來）。 習用分析儀器4 (圖1 )係可以偵測液體樣本中微量不純物 之習用儀器爲佳（例如惠普4500 ICP/MS機器）。此種儀器包 括原子吸收' 導電性偶合電漿質量分光計（ICP/MS)、毛細 -10- 本纸張义度適用中0S家標準（CNS)A4規格（210 X 297公发） L „--：-------裝--------訂---I-----線 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 「42306 7 Λ： _____Β7__ 五、發明說明（8 ) 電泳與離子層析儀。 樣本收集裝置4 0 (圖1 )係包括爲Icp/MS儀器所設計之自 動取樣器（例如由Omaha之Cetac所售之Cetac 500 ;由英國 Gilson所售之Gilson 222)。通常，此等裝置包括一注射管4ί 或是其他適於取樣裝置，可藉由一個機械手臂或是似類自 動化機械經由收容器3之開口 5將其插入該收容器。經由自 動化’該注射管自該收容器3取出該清洗液樣本。然後自該 收容器取出該注射管’並分析該注射管之内容物。 在一較佳具體實例中’收集器1包括一個以上之收容器， 因此可以使多個清洗槽及/或清洗管路同時連接於該收集器 。如圖2所述’收集器1具有兩組十個收容器3，該中央廢 料溝〗1各側具有一組，範例具體實例中者係等間距收容器 3 路，使儀器4可以依預定順序--逐漸浸入該收容器。 各個收容器3可與其自有之放水管路（未顯示出來）連接，以 便自不同清洗槽（未顯示出來）接收液體。不過，必須暸解 ’在不超出本發明範圍情況下，可以改變收集器1中之收容 器排列與數量。各個收容器3與自有之放水管路（未顯示出 來）連接’以自不同清洗槽（未顯示出來）接收液體。 操作時，該再循環泵1 〇自該清洗槽8抽出清洗槽溶液， 並將該泵經該再循環管路6。該再循環泵1 〇於再循環管路6 中產生充足壓力’如此可以自該再循環管路將小部分清洗 液逸經進料管路1 2以輸送至收集器丨。然後，該溶液流經 塊狀物2 5入口 9，進入入口 1 7。入口 1 7將該溶液計量至收 谷器3。因爲逸經入口 1 7之溶液通常不會回到清洗槽8，最 -11 - 本紙&々關家標準（CNS)A4規格⑵：公爱）— --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 Γ4 2 3 Ο 6 7 Α7 _Β7 —- ~~----, 五、發明說明（9 ) 好最小化入口之直徑，避免該槽清洗液過度耗用。例* 範例具體實例之入口 1 7直徑小於約1 /4 ··爲佳，古似， ^ S徑小於約 1 / 8 "更佳。 收容器入口 17將液體輸送到收容器3之底部，因此該液 體自該收容器底向上流動。自底部裝填收容器3可以避免收 容器3之溶液停滯。此外，藉由消除該清洗液之停滞，每欠 收容器3中之溶液均可爲清洗槽8内所含清洗液之代表。此 外，可以避免自樣本收集裝置40之注射管41導入之任何不 純物進入清洗槽8。 溶液連續流入收容器3使溶液溢過該收容器而流入溢流道 7。溢流道7之傾斜底2 7使溢流溶液向下流，自該收容器3 流入廢料溝1 1。該廢料溝1 1接收該溢流液體，並將該廢料 溶液導入廢料排水管1 3。該溢流溶液經由出口 2 3排出廢科 排水管，最後經由出口 1 5自塊狀物2 5排至一適用之排出系 統或陰溝。不使用閥關閉來自該清洗槽8之溶液流，因此消 除污染源。 選擇性將該自動分析儀器之注射管41或是其他取樣裝置 以機器手臂40插入收容器3之一的上方末端。該注射管4i 自該收容器3自動提出該清洗液樣本，然後將之取出。然後 將注射管4 1之内容物沉積於自動分析儀器4之ICP- MS機。 基於上述，可以看出本發明數個目的。本發明藉由減少 欲分析樣本污染的可能性（例如經由與操作員直接接觸或是 使用受污染取樣裝置與容器）獲得更精確而且可靠之取樣結 果°另外，藉由提供一個具有將溢流導入個別溢流道，使 -12- 本:..氏張尺度適用中囤國家標準規格（210 χ 297公釐〉 I . r--.--i I I i ----lit----I -----,¾ (靖先閱項背面^注急事項角填寫本頁) 42306 ? A； ____Β7 五、發明說明（10) 其流入來自該收集器廢料物溝之收容器的收集器，可使該 收集器中保有該清洗槽之代表性溶液。以此方式，可以獲 得既定時刻進入該清洗槽清洗液中污染物水準之精確讀數 。該連續進料系統亦減少該收集器之複雜度與時械性失敗 的風險。本發明亦消除對於閥或其他類似裝置之需求，因 此’減少欲試驗樣本另外污染之風險。 與"非線上"方法相較，此收集器亦有助於取樣與分析清 洗槽溶液所需之時間非線上"法當中將該樣本收集並輸 送至進行分析之遠處。藉由使用本發明收集器，可以將分 析儀器結合爲”線上"槽分析系統整體部分之一。 在不違背本發明範園情況下，上述方法有各種變化，其 用意係將前文描述視爲實例而且無限制意味。 L ^ ： 裝--------訂·-----I---線 (請先閱讀背面t注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 本呔疮Hi!用中囤國家標準（CNS)A1規格（2】〇 χ %公复）

Claims (1)

1. A8 第881〇948〇號專利申請案 g 中文申請專利範圍修正本（89年10月）D8 ^ ΛΊ ^ rrt ^ k修正 六、申請專利範圍 ^ V*充 423067 1. 一種藉由自動取樣收集裝置自至少一收集樣本用之液體 來源收集液體樣本的收集器，該收集器包括： 至少一個收容器自至少一種液體來源接收液體，並保 持獲得樣本之液體數量，該收容器具有一個入口將液體 接收至該收容器，以及一個可以使該樣本收集裝置裝入 該收容器之開放式頂端； 與該收容器開放式頂端流體溝通以接收自該收容器開 放式頂端溢流之過多液體的溢流道； 一個接收來自該溢流道液體之排水管，使該液體自該 收集器排出。 2. 如申請專利範圍第1項之收集器，其中各收容器是建構 來使其與至少一種液體來源連績開放式流體溝通以自至 少一個來源之新鮮液體連續流動，藉此該收容器可用於 連續更新其中所貯存之液體》 3 .如申請專利範圍第2項之收集器，其中該收集器進一步 包括一個連接於至少一個液體來源之通口，構成該通口 使使之與該收容器永久性開放流體溝通，該收容器不會 阻塞至少一個液體來源經由該通口至該收容器之流體溝 通。 4. 如申請專利範圍第3項之收集器，其中該收集器進一步 包括一個連接該通口與該收容器之入口，篩選該入口大 小以控制來自至少一個液體來源之液體流進料至該收容 器之流速。 5. 如申請專利範圍第1項之收集器’其具有數個自數個液 ；*Jti'ir^ (請先閱讀背面之注^•項再填寫本頁) 經濟部中央標準局舅工消費合作社印裝

   (纸張从逍財卿家揉準（CNS)从胁（加幻97公 423067、六、申請專利範圍 Λ8 B8 C8 D8 6. 8. 經濟部中央梂率局月工消费合作社印裝 9. 體來源取樣之收容器與溢流道，各個溢流道具有各別收 容器* 如申請專利範圍第5項之收集器，其具有與該溢流道流 體溝通之廢料溝，其用以帶走自該溢流道溢流下來之液 體。 如申請專利範圍第i項之收集器，其中該收容器以經選 擇之間隔排列以助於操作該樣本收集裝置。 一種用以監測來自至少一液體來源之液體内容物之樣本 收集與分析系統，該系統包括： 一個與該液體來源連續開放流體溝通之放水管路； 一個與該放水管路連續開放流體溝通之收集器，該收 集器包括至少一個利用放水管路接收來自至少一個液體 來源之液體並保持可獲得樣本之液體數量的收容器，該 收容器具有將液體自放水管路接收至該收容器之入口與 一個開放式頂端； 該放水管路與收集器沒有可以防礙來自至少一個液體 來源之液體流至收集器收容器之結構，因此藉由該系統 與至少一個流體來源連接使該液體連績流入該收容器； 一個收集來自該收容器液體樣本之樣本收集裝置，篩 選該收容器大小使該樣本收集裝置中可以接受彼；及 一個接收來自該樣本收集裝置液體並自動分析該液體 内容物之液體分析裝置》 如申請專利範圍第8項之樣本收集與分析系統，其中該 收集器另外包括一個連接至少一個液體來源之通口，建 2- 各紙張尺渡逍用中國國家揉準（CNS ) A4说格（210X297公釐） -------.—y------IT------0 (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部申央揉準局負工消費合作社印装 4 230 6 7 ^ ?! ___ D8 六、申請專利範圍 構該通口使其與該收容器永久性開放流體溝通，該收集 器不會阻塞至少一個液體來源經由該通口至該收容器之 流體溝通。 1 0 .如申請專利範圍第9項之樣本收集與分析系統，其中該 收集器另外包括一個連接該通口與該收容器之入口，筛 選該入口大小以控制來自至少一個液體來源之液體流至 該收容器的流速。 1 1 .如申請專利範圍第8項之樣本收集與分析系統，其具有 數個收容器與溢流道以便自數個液體來源取樣液體，各 個溢流道具有個別收容器。 1 2 .如申請專利範固第1 1項之樣本收集與分析系統，其具 有與該溢流道流體溝通之廢料溝，其用以帶走自該溢流 道溢流下來之液體。 1 3 .如申請專利範圍第8項之樣本收集與分析系統，其中該 收谷器以經選擇之間隔排列以助於操作該樣本收集裝置 〇 1 4 ·如申請專利範圍第8項之樣本收集與分析系統，其中該 液體來源係半導體晶圓清洗槽，而該液體係清洗槽溶液 ◊ 15_ —種收集並分析來自至少一液體來源之液體内容物之方 法，該方法包括： 經由放水管路將該來自至少一個液體來源之液體連績 排至收集器的一個收容器，該收容器底部具有一個用以 自放水管路將液體接收至該收容器之入〇以及一個開放 — __________ 3 ___ 本纸張尺度逍用中國國家捸準（CNS > Μ洗格（210x297公羡) 〜--- (碕先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4· I. >1Τ A8 BS cs D8 423〇6 申請專利範圍 式頂端； 自該入口將該液體連續輸送至該收容器之開放式頂端 ，如此該液體自該收容器底部連續流至該開放式頂端， 並自該開放式頂端連績溢流至該收集器之溢流道； 利用自動樣本收集裝置自該收容器取出液體樣本，篩 選該收容器大小使該樣本收集裝置中可以接受彼； 將來自樣本收集裝置之液體沉積於一個液體分析裝置 ，並分析該液體内容物。 I - U - 1 I I - - n - - - . 士'』 1—----- n I------ 1—------- 1^1 I. ..i - . (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局—工消费合作社印裝 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐）