TW563195B

TW563195B - Method and apparatus for cleaning/drying hydrophobic wafers

Info

Publication number: TW563195B
Application number: TW089117299A
Authority: TW
Inventors: You-Huei Chen; Brian J Brown; Boris Fishkin; Fred C Redeker
Original assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2003-11-21
Also published as: JP5048176B2; US20020189643A1; JP5197719B2; JP2011101024A; JP2001185523A; US6468362B1

Description

563195 A7 B7 五、發明說明（）發明領媸：_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是有關於一種用於清洗薄圓盤的設備與方法，比如是半導體晶圓、雷射.唱片、玻璃基材等等，且特別有關於一種使用含有表面活化劑溶液，清洗疏水性晶圓。發明背景：當半導體元件之幾何圖形持續地降低，極度的清洗製程的重要性增加。傳統晶圓清洗及乾燥的方法包括一個或數個使用純去離子水或清洗溶液之沖洗步驟。在清洗之前，矽晶圓表面一般會由疏永性轉換成親永性，係因為親水性表面不會吸引微粒，並且親水性有助於沖洗晶圓，且清洗溶液可潤濕晶圓表面。經濟部智慧財產局員工消费合作社印製例如當矽晶圓表面使用氧氣或是氧化劑形成薄的氧化層，其保護矽晶圓之表面（亦即形成一層保護層），晶圓會從疏水性狀態轉換至親水性狀態。保護層為親水性，且有助於後續的清洗製程。然而，低介電常數晶圓表面 (晶圓具有低介電常數介電層形成於其上），不會與氧氣或氧化劑反應形成親水性保護層β因此，缺少處理，低介電常數晶圓具有疏水性表面。所以，當水性清洗溶液施, 加至低介電常數晶圓表面，水性清洗溶液會被其排斥。因為水性清洗溶液在疏水性低介電常數晶圓上具有低潤濕性，滅水性/晶·逋比旒水彳生晶圓更難清洗。也就是說，藉由去離子水沖洗移除化學殘留的效率極低。因為第2頁本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) 563195 A7 B7 微粒污染物對疏水性表面的高親合力，疏水性晶圓的乾燥甚至難過清洗。甚至，因為在沖洗期間，純去離子水一般直接喷麗在疏水性表面’在乾燥期間，晶圓痕跡或是殘留通常會在疏水性表面顯現。此晶圓痕跡或是殘留可能會導致後續的元件損壞。半導體工業增進低介電常數的使用’因此已經注意到清洗疏水性晶圓的改進方法。因此，需要一種清洗疏水性晶圓的改進方法及設備。發明目的及概述本發明提供—種使用表面活化劑清洗農水性晶圓的方法及設備β此發明的清洗方法包括兩個主要態樣。在第一態樣中，發明的清洗方法可藉由使用表面活化劑清洗晶圓，不使用純去離子水β在第二態樣中，發明的清洗方法在一個短暫的沖洗步驟期間施加純去離子水之後，可藉由使用表面活化劑清洗晶圓，清洗步驟夠短使得一清洗就停止。在一態樣中，在表面活化劑完全從晶圓表面沖洗之前，去除或減少純去離子水對晶圓的接觸。這些態樣可以擅用編組在任何傳統的清洗及乾燥設備執行，以執行本發明的方法β例如，本發明方法可使用SRD、刷洗工具、或是任何流體槽或其他型式系統，包括噴激嘴’任何進一步包括蒸氣的應用以達到 Marangoni乾燥。在本發明的第三態樣中，上述的任一方第3頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-------|-\ 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563195 A7 B7 五、發明說明（）法可以在使用複數個清洗設備的清洗序列中作為最後步驟執行，並且進一步在晶圓於複數個清洗設備之間轉移期間維持在晶圓表面的表面活化劑層，在最後的清洗/乾燥步驟之前，若可以晶圓不會與純去離子水接觸。本發明之其他特徵及態樣將在下列的較佳實施例的詳細敘述、附加的申請專利範圍及相關圖示中完整呈現。圖式簡軍說明：在下列詳細敘述中配合相關圖示以完全了解本發明。強調的是，基於一般的訓練，圖示的各個特徵並未依比例繪製。相反地，為了清楚任意地擴大或縮小各個特徵的尺寸。圖示包括下列各圖·· 第1圖為本發明之清洗方法的流程圖，其可在任何設備中清洗及乾燥疏水性晶圓；第2圖為SRD之側視剖面圖’其可執行本發明之清洗方法；第3圖為具有流體槽模組之IPA乾燥機的側面正視圖，其可使用本發明之清洗方法沖洗及乾燥疏水性晶圓；第4A圖為一種具有SRD反應室之發明的IP a乾燥機的部分側視囷，其可使用本發明之清洗方法沖洗及乾燥疏水性晶圓；第4B圖為第4A圖之IPA乾燥機的頂視圖；第4頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --- 訂-------1·線赢 563195 A7 B7 五、發明說明（）第.5圖為一種清洗工具的側面透視圖，其可執行本發明之清洗方法； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第6圖為本發明之清洗方法的流程圖，其可複數個清洗設備執行一清洗流程；以及第7圖為一種清洗機的側面正視圖，其可使用本發明在第6圖之清洗方法。圖號對照說明： 101 SRD 105 飛輪 107 馬達 109a > 109b 噴嘴 111 含有表面活化劑溶液的來源 112 沖洗流體的來源 113 控制器 201 IPA乾燥器 203 流體槽 205 提昇機構 207 沖洗流體喷嘴 211 乾燥蒸氣喷嘴 213 晶圓運輸工具 301 IPA乾燥器 303 SRD 307 旋轉夾盤 309 馬達 3 11a 、31 lb 喷嘴 313 IPA喷嘴 315 控制器 401 刷洗工具 403a 、403b PVA 刷子 405 小節 407 凹槽 409 平台 41 la- •C 旋轉機構 413 旋轉喷嘴 415 含有表面活化劑溶液來源 419 沖洗流體喷嘴 421 沖洗流體來源經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第5頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 563195 A7 B7 程式清洗模組超音波清洗模組 617 晶圓轉移機構五、發明說明（ 423. 控制器 4.25 601 整合性清洗機 603 605a-d 晶圓支撐 607 609a-b 刷洗工具模組 611 旋轉-沖洗-乾燥機模組 613 輸入模組 615 輸出模組 6 1 9a-e 晶圓處理器發明詳細說明：本發明提供一種使用表面活化劑清洗疏水性晶圓（即低介電常數晶圓）的方法及設備。第1圖是敘述本發明之清洗方法1 1之兩個態樣的流程圖，其可在任何能夠清洗及乾燥晶圓的設備中執行。此設備例如包括一旋轉-沖洗-乾燥機（SRD)，進一步說明請參照第2圖；一使用流體槽之IPA乾燥機，進一步說明請參照第j囷；一使用$Rd 反應室之IPA乾燥機，進一步說明請參照第4A-B圖；一刷洗工具，進一步說明請參照第5圖；或是任何傳統可以沖洗及乾燥晶園的乾燥機❶本發明之清洗方法的進一步態樣可以在一清洗序列中執行，此清洗序列使用複數個清洗設備，其說明請參照第6圖之流程圖，以及第7 囷。請參照第1囷，本發明之清洗方法1 % 土 _ u開始於步驟 13。在步驟15,在可以清洗及乾燥疏水 &性晶圓的設備中’施加包含表面活化劑之清洗溶液（即今 3有表面活化劑第6頁本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） • — — — — — — — — ----I---訂·！--111 «^^wi {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t合作社印製 563195 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 A7 ___B7____ 五、發明說明（）溶液）至疏水性晶圓表面，在晶圓上形成一層含有表面活化劑溶液之層。在一態樣中，此含有表面活化劑溶液包括WAKO NCW表面活化劑（即NCW-601 A:具有聚氧烴块燒基苯基謎（polyoxyalkylene alkylphenyl ether)之水溶液’約百分之30; NCW-1001:百分比30(w/w)之聚氧烴決燒基酸（polyoxyalkylene alkyl ether)水溶液；NCW-1002: 百分之1 〇(w/w)之聚氧煙块垸基苯基謎（p〇ly〇xyalkylene alky ether))。WAKO NCW表面活化劑可具有容積濃度約 0.0 1 % 至 0 · 1 %。在第一態樣中，製程執行至步驟1 7。在步驟1 7中，施加純去離子水至形成在疏水性晶圓表面的表面活化層。施加純去離子水共極短的時間（比如是5秒或更短），當表面活化劑移除時（步驟1 9a)或幾乎移除時（步驟 19b)，停止純去離子水喷灑。因此，去難子水不會直接施加在疏水性晶圓表面。所以，當水乾燥時，在疏水性晶圓表面甚少形成水痕跡（步驟2 1)。之後製程在步驟2 3 終止。在第二態樣中，製程在步驟15至2 5中執行。在步驟25中，施加稀釋的含有表面活化劑溶液，溶液濃度比含有表面活化劑溶液還稀，在疏水性晶圓的表面形成一層含有表面活化劑溶液的層。在一個態樣中，依照疏水性晶圓’施加稀釋的含有表面活化劑溶液共十秒或更 V β在第一個態樣中，因為從未使用純去離子水（只有使用稀釋的含有表面活化劑溶液清洗疏水性晶圓），當乾燥 -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第7頁

563195 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製五、發明說明（晶圓時（步驟2 1 )，能夠不在晶圓表面形成水痕跡。之後，製程在步驟23終止。使用、稀釋的NCW表面活化劑’其具有濃度低於500ppm(單位/百萬）測試結果，並無微粒殘留的情形發生。因此，對於具有較高疏水性之晶圓，例如，可以具有使用比500ppm更稀的清潔溶液之 1 G 0 0 p p m清洗溶液。第2圖是SRD 101的側視剖面圖，其可執行本發明之第1圖的清洗方法11。在SRD 101中，如圖所示，疏水性晶圓W由一對夾子G所支撐，其延伸自一個可轉動的飛輪105。飛輪105偶接至一馬達1〇7，用以控制飛輪 105的轉動速度。一對嘴嘴109a與l〇9b偶接至一含有表面活化劑溶液的來源1 1 1與沖洗流體的來源1丨2，並且分別供應含有表面活化劑溶液與沖洗溶液到疏水性晶圓之前面與後面表面。在第一態樣中，沖洗溶液可包括純去離子水。在第二態樣中’沖洗溶液的來源i 1 2可包括稀釋的含有表 .面活化劑溶液，其比含有表面活化劑溶液還稀，含有表面活化劑溶液含有表面活化劑溶液來源u j。控制器1 1 3偶接至含有表面活化劑溶液來源以及沖洗流體來源1 1 1，並且包括有一個具有程式儲存於其中的記憶體，用以自動執行本發明之第丨囷的清潔方法。SRd 可以如美國專利第09/544,660號，2000年四月6日申請 (AMAT No· 3437/CMP/RKK)所揭露，並於此包含於其中〇第8頁參紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格_(21〇 X 297公爱） rtt先閱讀背面之>i意事項再填寫本頁) 訂-------r. 563195 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） • SRD 1 〇 1操作的兩個態樣欽述如下。關於第一個態樣’在操作時，當飛輪1〇5旋轉，喷嘴i〇9a與109b供應含有表面活化劑溶液至疏水性晶圓 W表面，因此再晶圓表面形成一層含有表面活化劑溶液的層。之後，停止表面活化劑溶液噴灑，當喷嘴109a與109b供應純去離子水至形成在疏水性晶圓 w前面與後面表面上之含有表面活化劑層，飛輪105持續旋轉。供應去離子水共一段短時間（例如，約五秒或更少）。當形成在疏水性晶圓表面之含有表面活化劑溶劑層被移除或是幾近被移除，喷嘴l〇9a與i〇9b關閉並且馬達1 0 7維持或增加飛輪1 〇 5旋轉的速度（例如，約1 〇〇〇至250〇rpm)，使得任何殘留的去離子水以及含有表面活化劑溶液藉由旋轉速度從疏水性晶圓W移除，且/或從疏水性晶圓W乾燥。選擇性地，加熱的氮氣亦可直接經由喷嘴（未顯示）至疏水性晶圓W表面，進而有助於乾燥疏水性晶圓W。在第一態樣中，因為純去離子水只施加在疏水性晶圓w表面之含有表面活化劑層上，並未直接施加在疏水性晶圓W表面，很少會有水痕形成在疏水性晶圓w表面。在第二態樣的操作可包括與第一態樣之操作相同的步驟β然而，在第二態樣中，喷嘴109a與109b供應稀釋的含有表面活化劑溶液至形成在疏水性晶圓W前面與後面表面的含有表面活化劑層，因而降低形成在晶圓 w 第9頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21())<297公爱）'~~一 " " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 零裝--------訂-------Γ· 563195 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7_ . _ 五、發明說明（）表面的表面活化劑的濃度。在此一態樣中，依照晶圓的疏水性，施加稀釋的含有表面活化劑溶液共十秒或更少。在第二態樣中，因為純離子水從未使用，只使用稀釋的含有表面活化劑溶液沖洗疏，水性晶圓 W，很少有水痕形成在晶圓W的表面。本發明之IPA可使用參照第3圖及第4圖所示之本發明之清洗方法沖洗及乾燥疏水性晶圓，第3囷繪示一種用於Marangoni乾燥之流體槽模組架構，並且第4圖緣示一種用於Marangoni乾燥之SRD架構。第3圖是IPA乾燥器201的侧面頂視圖，其使用流體槽203，並且可使用本發明之清洗方法沖洗及乾燥疏水性晶圓。流體槽203裝有含有表面活化劑溶液。IPA乾燥器、201包括一個提昇機構205 V偶接至流體槽203，用以從流體槽203提水。沖洗溶液供應包括配置一個或多個沖洗流體喷嘴207，藉以當疏水性晶圓W從流體槽203 提出，噴灑沖洗溶液至疏水性晶圓 W的整個水平直徑，並且乾燥蒸氣供應包括配置一個或多個乾燥蒸氣喷嘴 2 Π ’藉以當疏水性晶圓W從流體槽203提出，流出乾燥蒸氣（例如IP A)至整個疏水性晶圓 W的水平直徑。可選擇性地，可配置晶圓運輸工具2 1 3，用以轉移疏水性晶圓 W至提昇機構205。當疏水性晶圓W到達流體槽的頂部，沖洗流體嘴嘴開始噴灑純去離子水至已經形成在疏水性晶圓W前面與第10頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) · ϋ ί ϋ t— n n^eJI ϋ I «I ϋ ϋ n ϋ · 563195 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）後面表面之含有表面活化劑溶液層，其形成一個新月形之空氣/晶圓/沖洗流體介面。當疏水性晶圓^ w從沖洗流體喷嘴207喷>麗的純去離子水下越過時，乾燥蒸氣喷嘴 2 1 1直接流出#燥蒸氣，以沖洗流體突起Μ，其形成在疏水性晶圓W的表面。乾燥蒸氣經由沖洗流體吸收，降低沖洗流體的表面張力，促使Marangoni流動從突起至沖一洗溶液的本體。因此Marangoni流動乾燥疏水性晶圓w表面。晶圓 W可提升存一银埤度、，不會導致表面活化劑完全從晶圓史U象（因而避免去離子水與晶圓W表面之間的直接接觸），但是其速度夠慢足夠允許IPA乾燥（例如，0.1至 0.5公吋/每秒）。加熱的氮氣可經由噴嘴（未顯示）直接至疏水性晶圓W表面，進一步有益於疏水性晶圓w的乾燥。在第一態樣中’因為純去離子水只施加在疏水性晶圓W表面之稀釋的含有表面活化劑溶液層，並不是直接施加在疏水性晶圓W表面，很少有水痕形成在疏水性晶圓W的表面。第二態樣的操作可包括與第一態樣之操作相同的步驟。然而，在第二態樣的操作中，沖洗流體喷嘴207供應稀釋的含有表面活化劑溶液至疏水性晶圓W的前面與背面表面。在第二態樣中，因為從冬純去離子水，只有使用稀釋的含有表面活化劑溶液沖洗疏水性晶圓w，不會在其第11頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公嫠y (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---—訂---— — — — — I- 563195 A7 ^^一^ ----―一___ 九、發明說明（）表面形成水痕。第4A@* IPA乾燥器301的部分侧視剖自圖，其使用SRD 303,並且可使用本發明之冑i圖的清洗方㈣洗及乾燥疏水性晶圓w。第4B圖為第4A圖之ipA乾燥機3 01的頂視圖。在IP A乾燥器3 0 1 I中，疏水性晶圓w由旋轉失盤 3〇7支撐》旋轉炎盤307偶接至—個馬達3〇9，用以在垂直軸方向轉動旋轉夾盤307。配置喷嘴3 1 1 a與3 1 1 b，分別噴灑含有表面活化劑溶液以及沖洗流體，以及配置一有機溶劑供應包括一個IpA 噴嘴313(第(|β圖），流出IPA液體經過疏水性晶圓w的表面。在第一態樣中，沖洗流體可包括純去離子水。在第一惡樣中，沖洗流體可包括稀釋的含有表面活化劑溶液。喷嘴311a、311及/或IPA噴嘴3 13偶接至一個控制器3 1 5 ’且控制器^ 5 1 5 ,包括有一個記憶體，具有程式儲存於其中，用以自動執行本發明之第1圈的清洗方法。 IPA乾燥器301之兩個操作態樣敘述如下。在第一態樣中，喷嘴3 1 1 a供應含有表面活化劑溶液至疏水性晶圓W表面，因而當夾盤307旋轉時，形成含有表面活化劑溶液層於其上。之後，停止表面活化劑喷灑，旋轉夹盤3 07維持在低速度旋轉（例如3OOrpm)，當喷嘴3 1 lb喷灑純去離子水至形成在疏水性晶圓 W表面之含有表面活化劑溶液層。去離子水喷灑持續共一段短時間（例如，約第12頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ . H I» 1_ I n ϋ 一一口*· * I n I I n I n I · 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 563195 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）五秒或更少）。然後，噴嘴31 lb終止，IPA喷嘴313喷灑 IPA液體至疏水性晶圓W表面。當晶圓旋轉時’每一個噴嘴可以在開始時喷瀵晶圓的中心’然後輻射狀掃描越過晶圓到晶圓的邊緣。 IPA液體降低沖洗溶液的表面張力’其使沖洗水可以輕易地從疏水性晶圓W表面移除。之後’馬達3 0 9維持或增加旋轉夾盤307的旋轉速度（例如約1000至 2 5 00rpm)，使得任何殘留的去離子水、IPA液體以及含有表面活化劑溶液經由旋轉速度從疏水性晶圓上移除，且/ 或從疏水性晶圓W乾燥。在第一態樣中，因為純去離子水只施加於形成在疏水性晶圓 W表面之含有表面活化劑溶液層上，並未直接施加在疏水性晶圓 W的表面，故很少有水痕形成在疏水性晶圓 W表面。也就是說，如上所述，IPA液體可迅速地從疏水性晶圓3 05表面移除純去離子水。第二態樣可包括如第一態樣相同的步驟。然而，在第二態樣中，喷嘴3 Π b施加稀釋的含有表面活化劑茶液至形成在疏水性晶圓 W表面之含有表面活化劑溶液層上 (在此態樣中，共一段短時間，約十秒或更少）。因為從未使用純去離子水，且只有使用稀釋的含有表面活化劑溶液沖洗疏水性晶圓W，不會在其表面形成水痕。第5圖為本發明之刷洗工具401的側面透視囷，其可執行本發明之清洗方法。本發明之刷洗工具4〇 1包栝一對PVA刷子40 3a與403b。每一個刷子可包括複數個第13頁 (請先閱讀背面之注意事項再填窵本頁) ---I---- 訂 — —----·. 563195 Α7 Β7 五、發明說明（）沖洗小節405形成於其表面，以及複數個凹槽4〇7位於小節405之間。本發明之刷洗工具401亦可包括一個平台409，用以支撐疏水性晶圓W及一個機構（未顯示），用以轉動一對PVA刷子403a與403b。平台409包括複數個旋轉機構4 1 1 a-c，用以旋轉疏水性晶圓W。進一步如第5圖所示，配置複數個旋轉喷嘴413偶接至含有表面活化劑溶液來源41 5 ’藉以在刷洗期間，在疏水性晶圓W表面喷灑含有表面活化劑溶液。當刷子未與晶圓接觸，在晶圓刷洗之後’或是晶圓刷洗的最後部分期間，配置沖洗流體噴嘴4 19偶接至沖洗流體來源 4 2 1，藉以喷灑沖洗流體在疏水性晶圓W表面。在第一態樣中，沖洗流體可包括純去離子水。在第二態樣中，沖洗流體來源42 1可包括稀釋的含有表面活化劑溶液，其比在含有表面活化劑溶液來源4 1 5之含有表面活化劑溶液還稀。控制器423偶接至來源415與421，並且含有程式 425，用以控制到疏水性晶圓W表面之含有表面活化劑溶液的供應，以及沖洗溶液的供應。控制器423亦可偶接至PVA刷子403a與403b。程式425控制刷洗工具401，其操作如下所述。本發明之刷洗工具40 1可以是由美國專利第09/191，061號1998年十一月11日申請名稱為 "METHOD AND APPARATUS FOR CLEANING THE EDGE OF A THIN DISC"揭示的所構成，並且包括於此。本發明之刷洗工具401之兩個操作態樣敘述如下。第Η頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 1« n n a·— -I ϋ ϋ^· -ϋ n ϋ I ϋ -n n I · 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 563195 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）在第一態樣中，PVA刷子403a與403b在開始的位置（未顯示），每一個彼此具有足夠的距離，允許疏水性晶圓 w 插入於其中。之後，要清洗的疏水性晶圓W置於pVA刷子403a與403b之間，假設刷子在緊密的位置，彼此足夠緊密至足以支撐疏水性晶圓 W於兩者之間，使力在晶圓表面以達到足夠的清潔。如熟習此技藝者，機構（未顯示）用以移動刷子403a與403b在開放與緊密的位置，因此不再多加敘述。由於刷子403a與403b係在緊密的位置，一個旋轉機構（未顯示）嚙合刷子40Ja與403b開始旋轉。在一態樣中’當疏水性晶圓W經由旋轉機構4 1 1 a-c順時鍾或逆時鐘方向旋轉時，刷子403a與403b在相反的位置，在第一方向施力於疏水性晶圓W(例如在頁面上）。當刷子403a與403b之小節分別與晶圓接觸，清潔晶圓W的前面與後面表面的研磨液殘留或是其他微粒。當刷子403a與403b旋轉，疏水性晶圓W以含有表面活化劑溶液清洗，其經由噴灑喷水413喷灑在疏水性晶圓的前面與後面表面，因而形成一層含有表面活化劑溶液的層於其上。在疏水性晶圓w刷洗夠了之後，刷子403a 與405b可假設在開放位置，當旋轉機構持續旋轉在一個低速度（例如5Orpm)。沖洗流體喷嘴419喷灑純去離子水共一段短時間（例如約五秒或更少），至形成在疏水性晶圓 W前面與後面表面之含有表面活化劑溶液。在沖洗步驟之後’在晶圓旋轉時，熱的氮氣氣體可直接在晶圓表第15頁本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑽x 297公爱）-----— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 零裝 i ϋ I ί 一-eJ· —i n ϋ I I ϋ ϋ < 563195 A7 B7 經濟部智慧財產局S工消费合作社印製五、發明說明（）面，·藉以乾燥疏水性晶圓w。因為純去離子水只直接施加於疏水性晶圓W表面的含有表面活化劑溶液層上，並未直接施加於疏水性晶圓W的表面，因此在疏水性晶圓表面很少形成水痕。第二態樣的操作可包括第一態樣的操作之相同步驟。然而’在第二態樣中，沖洗流體噴嘴419供應稀釋的含有表面活化劑溶液到疏水性晶圓W的前面與後面表面（在此態樣中’共一段短時間，比如約十秒或更少）。在第二態樣中，因為從未使用純去離子水，只有使用稀釋的含有表面活化劑溶液沖洗疏水性晶圓w，因此不會在其表面上形成水痕。如前所聲明’本發明其他態樣包括一個清洗序列，其在複數個設備中執行，如第6圖與第7圖所示。第6圖為本發明之清洗方法5 01的流程圖，其可在任何的清洗系統中執行。本發明之清洗方法5〇1開始於步驟5U3。在步驟5〇5中，在第一清洗設備中，施加含有表面活化劑溶液至蹂水性晶圓表面，藉以形成一層含有表面活化劑溶液層於其上，其可繁助清洗溶液潤濕疏水性晶圓表面，如下進一步所述。表面活化劑分子可包括一個親水性頭部與一個疏水性尾部。疏水性部分可將表面活化劑分子附著至疏水性晶圓表面。親水性端可附著清洗溶液，其可使清洗溶液潤濕晶圓的疏水性表面。例如，第一清洗裝置可包括超音波清洗機，如下參照第6圖所第16頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G x 297公爱〉 I-------------------訂---------線^^- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 563195 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（）述，.且/或參照第4圖所述之本發明刷洗工具40 1等。然後，在步騾$07中，轉移具有含有表面活化劑溶液層之疏水性晶圓到一第二清洗設備。此轉移需足夠快速，使其轉移到第二清洗設備時，疏水性晶圓維持含有表面活化劑溶液層在其上。因為形成在疏水性晶圓表面之含有表面活化劑溶液層可比純去離子水乾燥更慢（因為轉移夠快），當晶圓從第一清洗設備轉移到第二清洗設備，疏水性晶圓表面維持濕潤，可降低蝉粒艿染.物對疏水性晶®表面故親產」^。第二清洗設備可包括如上第2圖所述之SRD 101，如第3圖所述之IPA乾燥器，如第4圖所述之IPA乾燥器301，如第5圖所述之本發明的刷洗工具401，或任何關於第1圖可沖洗及乾燥晶圓之沖洗及乾燥設備。在步騾509a與509b中，在第二清洗設備中，施加沖洗流體至具有含有表面活化劑溶液層形成於其上之疏水性晶圓的表面共一段短時間。在第一態樣中（步驟 5 0 9a)，沖洗流體為去離子水，並且施加一段足夠短的時間，使得形成在疏水性晶圓表面之含有表面活化劑溶液層被移除或幾近被移除，停止去離子水嘴麗。所以，去離子水並未直接施加在疏水性晶圓表面。測試結果顯示，使用具有15-20psi且流速500ml/分鐘之去離子水冲洗，在一段短時間之後，將表面活化劑層從3〇〇mm晶圓移除或幾近移除（例如約五秒）。在第二態樣中（步驟509b)，稀釋的含有表面活化劑第17頁本紙張尺度適財g 0家標準（(JNS)A4規格巾 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _· I — II111 訂-1 !ll·--. 563195 A7 B7 五、發明說明（）溶液比在步驟505中使用施加至晶圓w的含有表面活化 c請先s讀背面之涑意事頊存填寫本劑溶液更稀。含有表面活化劑溶液的稀釋可隨時間增加0 之後，在步驟511中，當仍然在第二清洗設備中’ 乾燥疏水性晶圓（例如藉由旋轉或是IPA的應用，如參雜第3-4B圖所述）。在步驟513中，本發明之製程結束。第7圖為整合性清洗機60 1的側面正視圖（例如鼻有用於直接轉移晶圓從一個清洗設備至次一個清洗設備的機構），其使用本發明之第6圖的清洗方法5 01。在疏水性晶圓W經由研磨機（未顯示）研磨之後，疏水性晶圓W 可進入清洗機601内進行清洗及乾燥。清洗機601 <包括複數個清洗模組603，每一個清洗模組603具有晶圓支撐605a-d，其可在垂直方向支撐晶圓w。清洗模組603 可包括超音波清洗模組607，一對刷洗工具模組6〇9a-b ’ 以及旋轉-沖洗-乾燥機模組6 1 1。清洗機60 1亦可選擇枝地包括一個輸入模組613以及一個輸出模組615。輸入模組613與輸出模組615均可分別具有晶圓支撐605e與 605f，其在水平方向支撐晶圓。經濟部智慧財產局員工消费合作社印製晶圓轉移機構617具有複數個晶圓處理器6l9a-e’ 可移動性地偶合上述的模組607-615。晶圓處理器61 9a-e 可配置在選定的位置，依照晶圓轉移機構6 1 7的傳動，擴取晶圓至晶圓支撐605a-fe晶圓轉移機構617可用以提昇、降低以及指示水平向前及向後，以轉移晶圓在輸入模組613，清洗模組603以及輸出模組615之間。特別第18頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） 563195 A7 B7 五、發明說明（）是，晶圓轉移機構 617可包括過頭走束式（overhead walking beam-type)機械裝置，清洗機601可由美國專利第09/558,8 1 5號2000年四月26日申請名稱為 "SEMICONDUCTOR SUBSTRATE CLEANING SYSTEM，，所構成，並在此包括於其中。在操作中，水平方向的疏水性晶圓W可負載在輸入模組613的晶圓支撐。當擺放晶圓W時，第一晶圓處理器619a可啟動晶圓轉移機構617，因此從輸入模組613 擷取晶圓W，並且可以指示（即水平移動）將晶圓W置於超音波清洗模組607上。之後，第一晶圓處理器619a可降低垂直方向晶圓 W進入超音波清洗模組607，並且可將晶圓W置於晶圓支撐605a上。然後晶圓W可使用含有表面活化劑溶液進行超音波清洗。經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在垂直方向晶圓^在使用含有表面活化劑溶液進行超音波清洗，第二晶圓處理器6 1 9b可擷取晶圓W並且迅速地轉移晶圓W至第一刷洗工具模組609a以進行刷洗。之後，第三基底處理器619c可迅速地轉移晶圓W至第二刷洗模組609b用於刷洗。在刷洗模組609a-b中，當刷洗刷子在刷洗晶圓 W表面時，含有表面活化劑溶液可施加在晶圓W。在刷洗模組60 9a-b中清洗完畢之後，第四基底處理器61 9d可擷取具有含有表面活化劑溶液層於其上之晶圓 W，並且可轉移晶圓W至旋轉-沖洗-乾燥模組6 1 1。在旋轉-沖洗-乾燥模組61 1中，不論喷灑純去離子水（共一段第19頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 563195 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（）短時間）或是稀釋的含有表面活化劑溶液於形成在晷圓w 表面之含有表面活化劑溶液層，晶圓W可在高速下旋轉 (例如900RPMP晶圓W在沖洗足夠之後（參照第1圖所述），旋轉-乾燥晶圓W。然後第五晶圓處理器6 i 9e可從旋轉-沖洗-乾燥模組 6 1 1擴取垂直方向晶圓W，並且放置晶圓w在輸出模組 615之水平晶圓支撐605f上。之後，可藉由晶圓處理器從清洗機601擷取晶圓w。因為在清洗及乾燥製程中，直接接觸疏水性晶圓w 表面之;谷液為含有表面活化劑溶液，疏水性晶圓W可有效地被清洗，沖洗，及乾燥，具有最少的水痕。前面敘述只揭示本發明之較佳實施例，對上述設備的潤飾以及在本發明之範圍内均對熟習此技藝者為顯而易見。例如，本發明可在任何傳統的刷洗工具（不論使用一個或多個滾筒刷子或是一個或多個碟形刷子，且/或任何旋轉-沖洗-乾燥機或IPA乾燥機，可用以執行本發明）中執行。雖然可以使用垂直方向，本發明亦可在晶圓上執行其他方向（例如水平）。也就是，當使用更稀的表面活化劑作為沖洗流體，表面活化劑濃度會很快地隨時間降低。事實上，更進一步態樣，本發明可包括施加含有表面活化劑溶液至疏水性晶圓，並且之後乾燥疏水性晶圓，並未施加純去離子水<»因此，可省略施加第一更濃的含有表面活化劑溶液。在示範的態樣中，可在疏水性晶圓上施加WAKO NCW含有表面活化劑溶液，其漢度低第20頁 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐> ' " " —^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝 ^1 «1 ·1· n^-OJI ϋ ϋ ϋ ^1 I · 563195 A7 _______B7 五、發明說明（）於.5OOppm之表面活化劑（例如，在任何設備或是沖洗及乾燥晶圓相容的裝置），之後乾燥晶圓，並未施加純去離子水至晶圓。最後，可了解是，在此使用之晶圓並未限制為已專利或未專利的半導體基底，但是可包括玻璃基底，平面顯示器等等。也就是，在此使用之純去離子水表示去離子水（deionized water)，並不與其他基底相混。因此，純去離子水並不包括混合或結合表面活化劑之去離子水（不論在施加於晶圓之前混合或結合，或是在晶圓表面上混合或結合）。因此，當本發明以使用較佳實施例揭示如上，可了解其他實施例可以在本發明之精神與範圍内，如下列之申請專利範圍所述。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) « n n n n 1 I n^-aJ· n «_ϋ ϋ i_i β_1 ϋ ϋ I # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製頁 it 2 第本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公* )

Claims

563195 A8B8C8D8 夂、申請專利範圍 1 · 一種清洗疏水性晶圓的方法，其包括：在一第一清洗設備中，施加一含有表面活化劑溶液至一疏水性晶圓之一表面，藉以在該疏水性晶圓之該表面形成一表面活化劑廣；轉移具有該表面活化劑層形成於上之該疏水性晶圓至一第二清洗設備；在該第二清洗設備中，使用純去離子水沖洗該疏水性晶圓之該表面；以及在該第二清洗設備中乾燥該疏水性晶圓；其中，只有在該沖洗步驟中施加純去離子水至該疏水性晶圓，並且轉移該疏水性晶圓至第二清洗設備包括當該疏水性晶圓轉移至第二清洗設備時，維持含有表面活化劑溶液之層在該疏水性晶圓上。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在第一清洗設備中施加含有表面活化劑溶液至疏水性晶圓表面時包括至少將部分該疏水性晶圓浸入含有表面活化劑溶液的流體槽中。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在第一清洗設備中施加含有表面活化劑溶液至疏水性晶圓表面時包括在第一刷洗工具中使用含有表面活化劑溶液刷洗。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中轉移該疏水性第22頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210^297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂：經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 563195 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍晶圓至第二清洗設備包括轉移該疏水性晶圓至一刷洗設備。 5.如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中轉移該疏水性晶圓至第二清洗設備包括轉移該疏水性晶圓至一旋轉· 沖洗-乾燥機。 6·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該含有表面活化劑溶液包括WAKO NCW表面活化劑。 7.如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該WAKO NCW表面活化劑包括容積濃度0.01%至0.1%。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在第二清洗設備中使用純去離子水沖洗該疏水性晶圓表面包括在第二清洗設備中使用純去離子水沖洗該疏水性晶圓表面共5秒或更少。 9·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中轉移該疏水性晶圓至第二清洗設備包括轉移該疏水性晶圓至一 ip A 乾燥機。 10·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中乾燥該疏水性晶圓包括Marangoni乾燥該疏水性晶圓。第23頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐^ ' (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费合作社印製 563195 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 11 · 一種清洗疏水性晶圓的方法，包括：在一第一清洗設備中，施加一含有第一表面活化劑溶液至一疏水性晶圓之一表面，藉以在該疏水性晶圓之該表面形成一表面活化劑層；轉移具有該表面活化劑層形成於上之該疏水性晶圓至一第二清洗設備；使用一稀釋含有表面活化劑溶液沖洗該疏水性晶圓表面，該含有稀釋表面活化劑溶液比該含有第一表面活化劑溶液更稀；以及在該第二清洗設備中乾燥該疏水性晶圓；其中，不使用純去離子水清洗該疏水性晶圓；以及其中，轉移該疏水性晶圓至一第二清洗設備包括當該疏水性晶圓轉移至一第二清洗設備時，維持含有表面活化劑溶液之層在該疏水性晶圓上。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中在第一清洗設備中施加含有表面活化劑溶液至疏水性晶圓表面時包括至少將部分該疏水性晶圓浸入含有表面活化劑溶液的流體槽中。 1 3 ·如申請專利範圍第丨1項所述之方法，其中在第一清洗設備中施加含有表面活化劑溶液至疏水性晶圓表面時包括在第一刷洗工具中使用含有表面活化劑溶液刷洗。第24·頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^---.-----^---------. 563195 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中轉移該疏水性晶圓i $二清洗設備包括轉移㈣水性晶圓至一旋轉-沖洗-乾燥機。 15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，丨中該含有表面活化劑溶液包括WAK〇 NCW表面活化劑。 16·如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該wak〇 NCW表面活化劑包括容積濃度〇〇1%至〇 1%。 1 7 ·如申請專利範圍第Η項所述之方法，其中在第二清洗設備中使用純去離子水沖洗該疏水性晶圓表面包括在第二清洗設備中使用純去離子水沖洗該疏水性晶圓表面共5秒或更少。 1 8.如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中轉移該疏水性晶圓至第二清洗設備包括轉移該疏水性晶園至一 IPA乾燥機》 1 9 ·如申請專利範圍第i 1項所述之方法，其中乾燥該疏水性晶圓包括Marangoni乾燥該疏水性晶圓。 20. —種清洗疏水性晶圓的方法，其至少包括：將一疏水性晶圓置於一清洗設備中；第25頁本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝訂---------繞經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 563195 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍在該清洗設備中，施加一稀釋的表面活化劑至該疏水性晶圓之表面；以及在該清洗設備中乾燥該疏水性晶圓。 2 1.如申請專利範圍第2 0項所述之方法，其中該含有該表面活化劑之稀釋溶液包括容積濃度0.01 %至0.1 %的表面活化劑。 22·如申請專利範圍第20項所述之方法，其中施加該稀釋的表面活化劑共5秒或更少。 23 ·如申請專利範圍第20項所述之方法，其中將該疏水性晶圓置於清洗設備包括將該疏水性晶圓置於一旋轉-沖洗-乾燥機。 24·如申請專利範圍第20項所述之方法，其中將該疏水性晶圓置於清洗設備包括將該疏水性晶圓置於一刷洗工具。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 5 ·如申請專利範圍第2 0項所述之方法，其中將該疏水性晶圓置於清洗設備包括將該疏水性晶圓置於一 Marangoni乾燥機，並且乾燥該疏水性晶圓包括 Marangoni 乾燥〇第26頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 563195 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍 26··如申請專利範圍第 25 項所述之方法，其中該 Marangoni乾燥包括一含有表面活化劑之一流體槽。 2 7.如申請專利範圍第 25 項所述之方法，其中該 Marangoni乾燥機包括一旋轉-沖洗-乾燥機。 2 8 . —種清洗疏水性晶圓的方法’包括：將一疏水性晶圓置於一清洗設備中；施加一表面活化劑至該疏水性晶圓之表面以形成一表面活化層於其上；喷灑純去離子水在該疏水性晶圓表面；當沖洗在該疏水性晶圓表面之表面活化層時停止去離子水噴灑；以及乾燥該疏水性晶圓。 29.如申請專利範圍第28項所述之方法，其中將該疏水性晶圓置於清洗設備包括將該疏水性晶圓置於一旋轉-沖洗-乾燥機。 3 0.如申請專利範圍第28項所述之方法，其中將該疏水性晶圓置於清洗設備包括將該疏水性晶圓置於一刷洗工具。 3 1 ·如申請專利範圍第28項所述之方法，其中將該疏水性第27頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂· -線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 563195 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 晶圓置於清洗設備包括將該疏水性晶圓置於一 Marangoni乾燥機，並且乾燥該疏水性晶圓包括 Marangoni 乾燥。 3 2. —種清洗疏水性晶圓的方法，其至少包括：將一疏水性晶圓置於一清洗設備中；施加一表面活化劑至該疏水性晶圓之表面以形成一表面活化層於其上；喷灑純去離子水在該疏水性晶圓表面；停止去離子水喷灑共五秒；以及乾燥該疏水性晶圓。 3 3.如申請專利範圍第32項所述之方法，其中將該疏水性晶圓置於清洗設備包括將該疏水性晶圓置於一旋轉-沖洗-乾燥機。 34.如申請專利範圍第32項所述之方法，其中將該疏水性晶園置於清洗設備包括將該疏水性晶圓置於一刷洗工經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 5.如申請專利範圍第32項所述之方法，其中將該疏水性晶圓置於清洗設備包括將該疏水性晶圓置於一 Marangoni乾燥機，並且乾燥該疏水性晶圓包括 Marangoni 乾燦。第28頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）叫195

、申請專利範度表面活化劑至少包含約百萬分之丨之表面、壬仆如百萬分之400 面'舌化劑，以於該疏水性晶圓上層；及〜衣面活化乾燥該疏水性晶圓。叫專利範圍第40項所述之方法，其疏水性曰圓Π去并、中實施乾燥該 f生阳圓時並無沖洗移除該疏水性、- 卵1^上 < 該表面活化層 2·如申請專利範圍第4〇項所述之表而、i 具中以孩低濃度 /化劑沖洗該疏水性晶圓係藉由一刷洗工具而實 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 ·如申請專利範圍第41項所述之方法，其中讀係藉由一旋轉乾燥機而完成。該乾燥步驟 44.如申請專利範圍第42項所述之方法，其中該乾燥步驟系藉由一旋轉乾燥機而完成。緩濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45 4 rit ϋ申凊專利範圍第43項所述之方法，其中實步驟時不需使用一純去離子水沖洗。施該乾燥 46·如申請專利範圍第44項所述之方法，其中實施該乾燥步驟時不需使用一純去離子水沖洗。第30頁

563195 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 47·如申請專利範圍第項所述之方法，其中以該低濃度表面活化劑沖洗該疏水性晶圓並乾燥之步驟係藉由一旋轉-沖洗-乾燥機而實施。 48·如申請專利範圍第41項所述之方法，其更包括在以該低濃度表面活化劑沖洗該疏水性晶圓之前，先以一清洗化合物加以清洗該疏水性晶圓。 49·如申請專利範圍第48項所述之方法，其中該清洗化合物至少包含一表面活化劑。 5〇·如申請專利範圍第49項所述之方法，其中該清洗化合物更包含氫氧化銨。 5 1 ·如申請專利範圍第49項所述之方法，其中該清洗化合物更包含檸檬酸（citric acid)與氫氧化銨。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 52.如申請專利範圍第41項所述之方法，其中無沖洗移除該疏水性晶圓上之表面活化層之乾燥該疏水性晶圓步驟至少包含施加去離子水於該疏水性晶圓上，其中使用之去離子水不足以移除該表面活化層。 53· —種乾燥一疏水性晶圓之方法，其至少包括·· 第31頁本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 563195 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍以晶高是表二旋逐。率，率速時速一晶一以在到圓並晶； fi圓水曰§ L率疏性速 1 水M 在疏 P ，該劑洗化沖活，面時之達至直 Μ Ρ R 洗PM P 沖 R (請先閲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頁 2 3 0 舞本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐)