TW512397B - Device and process for drying disk-like objects - Google Patents

Description

512397 五、發明說明（ 本毛明有關一種用於製造一乾燥用乾燥氣體及乾燥 圓盤狀物件(尤其是半導體基材，譬如矽晶圓及砷化鎵晶 圓，亦包括破璃及石英基材、金屬基材、平板顯示基材、 及光碟片）之方法及裝置。 本發明尤其針對錢半導體碟片（晶圓），譬如碎晶圓 及砰化鎵基礎之半導體晶圓。 乾燥矽晶圓之一特殊缺點為乾燥方法期間產生有害 半導體晶圓之粒子累積，亦即不再能夠無殘留地乾燥 晶圓

請 先 閲 讀 背 面 之 意 事 項I ·I裝 頁 I 經濟部智^財產局員工消費合作社印製 矽晶圓情形中’上述不利的粒子生成的原因為：出 現氧氣（譬如來自空氣）時，水將與矽起反應形成二氧化矽 ’這些粒子亦稱為水印（water marks)。 美國專利5,271.744 A號及EPO 905 746 A1號各描述一 種自圓盤狀物件表面移除液體之方法，兩案中係將一乾燥 氣體吹在圓盤狀物件表面上而達成乾燥圓盤狀物件。乾燥 氣體包含一載體氣體及一活性物質，且乾燥氣體吹在圓盤 狀物件上時，圓盤狀物件沿其軸線旋轉。 美國專利5·271，774 A號描述一種製造一相對應的乾 燥氣體之方法，其中該載體氣體以氣泡狀通過所提供之液 體活性物質。 JP 09·162156 A號描述一種以一溶劑加熱產生的一乾 燥氣體來清潔及乾燥半導體晶圓之裝置。 EP 0878832 A2號描述一種用於以一載體氣體與一液 體混合產生的一乾燥氣體來乾燥半導體晶圓之方法及裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I 訂 4 512397 A： 經潑部智赵財產局員工消費合作社印製 、五、發明說明（ ，此情形中，以-嘴嘴達成混合。 本發明之目的作专α ^ ’、μ快移除可能由先前加工步驟出現 在圓盤狀物件（尤其石夕晶圓）表面上之液體殘留物（尤其消 電離水Ρ故極少產生或不產生上述粒子組成，並以-種 用以處理個別圓盤狀物件之方法達成。 為匕本&明的最普通實施例提出一種用以製造一 乾燥氣體以乾燥-或多個圓盤狀物件之方法，其中混合一 載體氣A ft物質。使載體氣體接觸活性物質之靜止 液體表面以產生乾择梟姊 钇各礼組，此方法中，載體氣體以位於液 體上方之活性物質氣體進行某程度強化。 因此具有乾燥氣體中並無任何小滴活性物質液體、 且因此沒有霧狀之優點，故有更均勻之乾燥。 藉由混合-載體氣體與一活性物質，可選擇一種濃 又使仔βρ使活ϋ物質在作業溫度可與空氣形成可燃燒或 可爆炸性混合物，亦無法產生可燃燒或可爆炸性混合物。 | 若載體氣體的分壓力選擇為高於接觸液體活性物質 之正常壓力，則在活性物質分壓力相同情形下，減少乾燥 氣體中的活性物質比例。此實施例中，在乾燥氣體與圓盤 狀物件表面相接觸之前，氣體壓力降低。當載體氣體與液 體活性物質相接觸時，-有利的載體氣體分壓力紅… 巴範圍（譬如3至4巴）。 本發明的-實施例中’乾燥氣體中的活性物質分壓 力小於20%的飽和蒸氣壓力，因為這將使活性物質保持低 消耗量，且若進一步增加濃度將很少能夠改善此效應。 表紙張尺度適1中關家標準（CNS)A4規格（2】G X 297公爱— -------------裝---— l· — —— 訂---— — — — — ·線 (請先閱tt背面之注意事項再填寫本頁) 512397 A： B7 經;S'部智W;!財產局—工消費合作社印製 五、發明說明（ 即使乾燥氣體中的活性物質分壓力小於5%的飽和蒸 氣壓力情形中，此低分壓力仍有下列優點：在可燃燒性活 性物質情形巾’若選擇_惰性氣體作為載體錢，則不會 形成可爆炸性氣體混合物。 貝％例中，乾燥氣體中的活性物質分壓力為0·0 1至 10 hPa(總壓力為丨〇〇〇hPa);這對應於〇〇〇1至1容積％的濃 度，這不但有利於環保、且有利於效率及安全。 右選擇乾燥氣體中的活性物質方式使液體更佳地濕 潤物件表面，則可能黏在表面的小滴因傾向與圓盤狀物件 表面形成盡量大的共同邊界面積而可脫離。 為了達成所需效應，選擇該方法所用之活性物質方 式使其降低從圓盤狀物件以乾燥方式移除之液體表面張力 〇 應瞭解廷些物質包括不止習知的介面活性劑(濕潤劑 &tenS1deS：) ’亦可使用具有顯著較短鍵之其他有機或無機 物質’所有這些物質的共同特徵為其分子具有一極性(親 水性或斥脂性）部份及-非極性（斥水性或親脂性）部份。 以此方式，可使極性溶劑（譬如水）濕潤非極性（斥水 性）表面（譬如元素石夕），以相同方式，非極性溶劑（石油⑷ 可濕潤極性表面（二氧化矽）。 有利的活性物質為一有機溶劑。 在室溫（25度C)具有0.5至2〇〇心飽和蒸氣壓力之液體 已知為極適合的活性物質，因此，可紐液體而產生乾燥 氣體中的活性物質分壓力。 ·. / — 裝 *—l·—訂---------線 IIP- (請先閱ts背面之注意事項再填寫本頁) 6 512397 經濟部智結財產局員工消費合作社印Μ A： 五、發明說明（4 ) 若從圓盤狀物件乾燥出水份，對於至少有1克/升水中 溶解度之活性物質是有利的，使其可對於水的濕潤行為產 生作用。 已知至少10克/升的水中溶解度是有利的。 可由下列各物選擇活性物質：矽醇（譬如三乙基矽醇 、三甲基矽醇）、醇（譬如乙醇、丙醇）、酯（譬如醋酸乙酯） 酮（s如丙酮）及駿與疏胺（譬如dimethyi form aide，DMF) 一有利的活性物質為醇，其中較長鏈的醇六醇）具 有更有效促進濕潤之優點，其中較短鏈（乙醇）醇更容易從 表面去吸附，2-丙醇因為综合兩項優點故極為適合。 當然，亦可採用活性物質之任何其他混合物。 乾燥氣體之載體氣體可為一惰性氣體（譬如氮氣）。活 性物質與一惰性氣體的混合係可防止形成可與環境空氣燃 燒或爆炸之混合物。 本發明的另一部份係為一種藉由將根據上述一方法 製造的-乾燥氣體吹在圓盤狀物件表面上而乾燥圓盤狀物 件之方法，乾燥氣體雖吹在圓盤狀物件上，但圓盤狀物件 仍沿其軸線旋轉。 另一方面，圓盤狀物件的旋轉係有利於以乾燥氣體 盡量均句地處理表面，同時盡量減少消耗乾燥氣體。另一 方面…高剪速度及氣相中之d、擴散層係大幅增加蒸發 速率。 一實施例中，吹在圓盤狀物件表面 工 < 乾無氣體的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 _____________^------------------0 <請先閱ts背面之注意事項再填寫本頁) 512397 經濟部智慧財產局員工消費合作社印,'i衣 A7 B7 五、發明說明（5 ) 容積流率為10至100升/分鐘，其中在正常壓力（lOOOhPa) 測量容積流率，這確保表面之直接高流率，因此更快乾燥 該方法之一實施例中’以乾燥氣體處理圓盤狀物件 之時間為3至30秒，此處理時間有利於乾燥結果及效率。 方疋轉速度有利地選擇為1〇〇至1 Q，〇QQrpm範圍内，在5〇〇 至3000rpm範圍中獲得良好的結果。 根據本發明方法的一實施例中，乾燥氣體吹在圓盤 狀物件上，從圓盤狀物件旋轉時的物件中心開始，然後繼 續到物件周緣。 這確使任何流出的液體小滴無法離開表面已乾燥部 份上。 譬如，部份區域（點）中，乾燥氣體施加至圓盤狀物件 ，然後連續覆蓋圓盤狀物件表面之所有區域。 乾燥方法可為一種用於以液體處理圓盤狀物件的方 法之部份，該方法中最後的液體為一沖洗液體（譬如消電 離水）且以一個上述乾燥方法從圓盤狀物件表面移除該 最後液體。 方法了為清洛、方法、一敍刻方法、一用以顯影 或移除光阻之方法、或這些方法之組合。重點在於以一沖 洗液體移除最後的處理液體（清潔溶液或蝕刻溶液），乾燥 步驟可緊接在沖洗步驟之後，或在乾燥步驟開始前驅離大 部份沖洗液體。 此方法之一實施例中，圓盤狀物件在所有液體處理 本紙張尺度適用_國國豕標準（CNS)A4規格（210x297公爱） --^---Ί----------r--I ^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 512397 五、發明說明（6 ) 步驟期間沿其軸線旋轉。 本發明的另一部份為一齡操洛姊壯m , 。 钇展虱體裝置之製造，其適 合將-載體氣體及_活性物質混合在_起。為了製造乾燥 氣體，此裝置包含-容器1，容器!具有一第一下區2以接 收活性物質3、及-第二上區4。容器】中的-開口5經由一 第一線路6連接至載體氣體之_氣體源7，而另一開口8經 由-第二線路9連接至位置10,其中乾燥氣體接觸一或多 個圓盤狀物件7表面。開口5及8均位於容器丨之第二上區4 中〇 這使其可恰在使用之前混合乾燥氣體、並防止活性 物質3的非氣體部份夾帶在乾燥氣體之中。並且，因為僅 有已条發的活性物質3可累積於乾燥氣體中，活性物質3的 消耗可保持很低。 載體氣體的氣體源7可為一壓縮氣體線路或一加壓玻 璃瓶，可由一減壓閥15減低介於氣體源與一用於製造乾燥 氣體的裝置之間的載體氣體壓力。 本發明另一實施例中，一減壓閥12位於用以製造乾 燥氣體的裝置與其中乾燥氣體接觸圓盤狀物件7表面之位 置1 〇其間之管線中，故可確使裝置出現一過壓力，代表喷 嘴14之活性物質濃度降低。 為了均勻製造乾燥氣體，該裝置可保持在一固定溫 度（加熱部1 6)，譬如適合於活性物質3及載體氣體可在合 併之前改變溫度時。 本發明另一部份為一種用於乾燥圓盤狀物件之裝置 9 I----^ -----r—— — ^« — — — — — 1 — {請先閱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

γ"中具有一旋轉載體13以支撐一圓盤狀物件7、及一喷 嘴14以將乾燥氣體吹在圓盤狀物件了表面上。噴嘴w經由 一線路9連接至一裝置以產生乾燥氣體。 在口部方面，喷嘴14的出口以2〇-9〇度角導向圓盤狀 物件7的表面。 該裝置之一實施例中，噴嘴14可移動離開圓盤狀物 件7表面某段距離且平行於該物件的表面，因此當該物件 旋轉時可將乾燥氣體吹在圓盤狀物件表面的任何區上，這 亦為用以確使可在其他加工步驟移除噴嘴14且當圓盤狀物 件7裝入及移出支撐部13時加以移除之一項合理步驟。 此情形中，噴嘴14與圓盤狀物件7表面之間的距離可 為2至5 0公厘。 本發明之進一步細節、特徵及優點請見本發明的實 施例之下列描述。 範例1中，以過氧化氫及氨清潔之後，在晶圓以5〇〇rpm 旋轉時以消電離水沖洗該結構所處的矽晶圓表面，然後沖 洗液體以2000rpm甩脫。在轉速1000時，現在使用_乾燥 氣體以吹離晶圓表面1 〇秒’此情形中，以與晶圓表面平行 移動且具有某距離（5公厘）之一噴嘴施加乾燥氣體。噴嘴 在抵達晶圓周緣所費的10秒期間從晶圓中心（亦稱為旋轉 中心）以一均勻速度移動。 乾燥氣體中具有〇. 1 hPa分壓力之2-丙醇係作為乾燥氣 體中之一活性物質，且載體氣體為氮氣，乾燥氣體的流率 為60升/分鐘。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -I •裝·--------訂---------線赢 請先¾讀背面之注意事項再填寫本頁) 512397 A7 —五、發明說明（8 ) 扣在提供^丙醇的容器中以2〇度C溫度製造乾燥氣體， 容器大約充滿一半，氮氣流過容器蓋中之一開口，且笋燥 氣體通過容器、蓋中的另-開口，氮氣以6巴的分壓为㈣ 在液體靜止表面上。作業期間，2_丙醇的分壓力為〇她（ 亦即約佔1.3%之45hPa餘和壓力）。加壓的乾燥氣體因此具 有6000.6hPa之總壓力，故在乾燥氣體壓力降至正常壓力 (1000hPa)之後，在噴嘴生成O.lhPa分壓力。 範例2基於範例丨，但此情形中，在已移除一層二氧 化石夕的後側餘刻方法之後發生乾燥。係在以消電離二未甩 脫地沖洗之後緊接著產生乾燥作為中間步驟，亦即恰在乾 燥氣體的5秒施加期間以〗5〇〇rpm轉速移除殘留水份。 乾燥氣體中具有〇.4hPa分壓力之2-丙醇係作為乾燥氣 體中之活性物質，且載體氣體為氛氣，乾燥氣體的流率為 80升/分鐘。 以30度C溫度供應2-丙醇，氮氣以2巴的分壓力分散 在液體靜止表面上。作業期間’ 2_丙醇的分壓力為〇 8叫 亦即約佔1%之83hPa飽和壓力）。加壓的乾燥氣體因此具 有2000.8hPa之總壓力，故在乾燥氣體壓力降至正常壓力 (lOOOhPa)之後’在噴嘴生成〇4hPa分壓力。 圖式簡要說明 本案之圖式圖解地顯示一個用以生成要被用於乾燥 一或多個圓盤狀物件之乾燥氣體的裝£，其τ依據本案方 法來操作。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐 » .— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經；S'部智慧財產局P'工消費合作社印一农

•線- 512397 _B7_ 五、發明說明（9 ) 元件標號對照 1···容器 7…圓盤狀物件 2···第一下區 9…第二線路 3···活性物質 10…位置 4···第二上區 12，15…減壓閥 5，8…開口 13…旋轉載體 6…第一線路 14…喷嘴 7…氣體源 w 1 — u---\----------l·---------- (請先閱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 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12

Claims (1)

1. 512397 A8B8C8D8 年厂月3曰修正/更正/補充

   六、申請專利範園 第89110911號專利申請案申請專利範圍修正本91年5月3日 1· -種用於製造一乾燥氣體以乾燥一或多個圓盤狀物件 之方法，其特徵在於一載體氣體係與一活性物質相混 合，其中該載體氣體係接觸液體的靜止表面，且如此 可由位於液體上方之活性物質氣體加以部份強化。 2·如申4專利_第丨項之方法，其中該載體氣體的分壓 力當接觸液體活性物質時係超過正常壓力，‘且在乾燥 氣體接觸圓盤狀物件表面之前，降低乾燥氣體之壓力 3.如申請專利範圍第丨或2項之方法，其_該乾燥氣體中 之活I*生物貝的分壓力係小於飽和蒸氣壓力之。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其中該乾燥氣體中之活 性物質的分壓力係小於飽和蒸氣壓力之5%。 5·如申請專利範圍第_之方法，其中該乾燥氣體中之活 性物質的分壓力為〇1至1〇hPa(總壓力為i〇〇〇hh)。 6·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該活性物質影響從 該圓盤狀物件乾去之液體，使該液體更佳地濕潤待乾 燥之該圓盤狀物件表面。 7·如申請專利範圍第1項之方法，其中該活性物質係降低 從將泫圓盤狀物件乾去之液體的表面張力。 - 8·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該活性物質為 機溶劑。 9·如申請專利範圍第旧之方法，其中該活性物質為在室 溫（2：>度C)具有〇·5至2〇〇hPa飽和蒸氣壓力之一液體。 本紙張尺度適用中國國豕標準（q《s) A4規格（210 X 297公楚）

   (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 有 13 M2397 A8 B8 C8 D8 Γ 申請專利範圍 ι〇.如申請專利範圍第1項之方法，其中該活性物質具有至 少1克/升之水中溶解度。 11 ·如申請專利範圍第10項之方法，其中該活性物質具有 至少10克/升之水中溶解度。 12.如申請專利範圍第_之方法，其中自下列各物選擇該 活性物質·醇、矽醇、酯、酮、及醛與硫胺。 13·如申請專利範圍第12項之方法，其中該活性物質為一 醇。 14·如申請專利範圍第13項之方法，纟中該活性物質為^ 丙醇。 15·如申，f專利㈣第丨項之方法，其中該載體氣體為一惰 性氣體。 16·如申請專利範圍，第15項之方法，其中該載體氣體為氮 氣。 Π·—種乾燥圓盤狀物件之方法，其特徵在於將如申請專 利範圍第1至16項中任-項製造的乾燥氣體吹在圓盤狀 物件表面上，其中當該乾燥氣體吹在該圓盤狀物件上 時，該圓盤狀物件沿其軸線旋轉。 18.如申請專利範圍第17項之方法，其中當該氣體吹在該 圓盤狀物件表面上時，該乾燥氣體的容積流率為10至 1 00升/分鐘。 丨9·如Μ專利範㈣17或18項之方法，其中以該乾燥氣 體處理該圓盤狀物件之時間為3_3〇秒。 瓜如申請專利範圍第17項之方法，其中該旋轉速度選擇 本紙張尺度適用中_家標準（⑽）A4規格（2歡 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 旬丨 •線· 14 、申請專利範園 為100-1〇,〇〇〇卬m範圍。 21·如申請專利範 絲,“主 貝之方法，其中當該圓盤狀物件 紋轉時’該乾燥氣體的吹出俜 係攸δ亥圓盤狀物件表面中 心開始，然後移到該圓盤狀物件周緣。 =申請專利範圍第17項之方法，彡中在特定區域⑻ ’該乾燥氣體施加至該圓盤狀物件，然後抵達該圓 盤狀物件表面之所有部份。 訂 23.-種用於製造乾燥氣體之裝置，其用於乾燥—或多個 圓盤狀物件，該裝置適宜混合-載體氣體及-活性物 質，該裝置包含一容器，該容器具有_第一下區以接 收該活性物質（3)、及—第二上區⑷，且其中該容器⑴ :的-開口⑺經由-第—線路連接至該載體氣體之_ 氣體源⑺，而-第二開口⑺經由_第二線路⑼連接 至位置（10)，其中乾燥氣體接觸圓盤狀物件（U)表面， 且其中該等兩開口位於該容器（1)之第二上區（句中。 24.如申請專利範圍第23項之裝置，其中在該容器⑴與乾 燥氣體接觸該圓盤狀物件（丨丨）表面的位置（丨〇)之間的線 路中具有一減壓閥（12)。 25· —種用於乾燥圓盤狀物件之裝置，其具有一旋轉支撐 4 (13)以收納一圓盤狀物件（11),並有一噴嘴（14)以將 5亥乾燥氣體吹在該圓盤狀物件（11)表面上，該裝置中 ’喷嘴（14)經由一線路連接至如申請專利範圍第或 24項中一項之一裝置以製造該乾燥氣體。 如申請專利範圍第25項之裝置，其中提供能夠使噴嘴 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X 297公釐） 15 512397 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (14)與該圓盤狀物件（11)表面平行移動之裝置，並與該 物件表面之間具有某距離。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 16