TWI286781B - Loadlock - Google Patents
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Description
1286781 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本毛明係有關於-種晶圓裝載室,特別有關於_種晶圓裝載室,其具 有一可伸縮套筒及-金屬吸引元件,在可伸縮套筒與金屬吸引元件之作用 下係可防止爾油之蒸氣污染晶圓,並且可避域降低於.上產生旋渴 缺陷。 【先前技術】 -般而言,铸體製减在減壓及氣财動之環射進行,並且大部 分是在真妓應室岐行基㈣蝴製程健,例如:滅氣相沉積 (PVD)、化學氣相沉積(CVD)或低壓乾式蝕刻等反應室。 以物理氣相沉積(PVD)製程為例,其方式通常是藉由一切將複數晶圓 載入於-晶圓裝載室(loadlock) ’或是自晶圓裝載室將具有複數晶圓之卡厘 予以取出。因此’在對於晶圓進行處理之前,晶圓裝載室係必須保持在直 空環境狀態之中,如此可避免晶載室受到不當的污染,同時縮短製程 周期。 當晶圓被置放入晶圓裝載室之後,藉由晶圓裝载室便可將這些晶圓輸 送至另-反應f ’如此以進行其它的製程,其它的製程以沉積阻障層製程 為例。於反應室的主要污染源來自於水(H2〇)、氫(h2)、一氧化石炭(c〇)、二 氧化碳(C〇2)及f院(CH4),同時於晶圓裝載室内亦可能存在有其它如笨甲Z (C6H5-CH2)、氟(F2)等污染物。 雖然於-般反應室中可以藉由清潔系統以對於上述之各種污染物進行 移除’並且可透過清齡統清潔晶圓之表面以有效增加良率,但是即使預 防保養作業之後仍可能會導致晶圓良率崎低。S】關顯示出當進行電 鐘處理之後味晶® 11G.上it!職離的瑕㈣(以τ_為旋渦缺陷 第2 ®雜顧純齡析(RGA)鱗而取得_與晶紅之污染程 0503-9778TWF 5 1286781 度(以信號表示)的關係圖。當完成每一晶圓的處理之後,且晶圓尚未送回到 物理氣相_的習知裝載室之前’即可對於其内部進行親氣體的相關分 析,並且監控前⑼晶_污染程度。由第2财可看出,當晶圓在送回 到習知裝載室之前,若晶圓上的污練度是在可接受範_時,則可接受 的污染程度之代表符號毅義為“CTL,,。另—方面,晶職_習知裝= 室之後,晶圓⑴的污染程度突然劇增,此點可由第2圖所觀察得知。此二, 由圖上更可看出’後續的晶_、(3)、⑷、(5)及⑹之污染程度係逐新減低。 然而:就污染程度而言,這些晶_、(3)、⑷、(5)、⑹之污染程度係仍明 顯地較咼於可接受的污染程度CTL。 第3圖係顯示習知晶圓裝載室觸之分解示意圖。習知晶圓裝载室雇 具有-軸部10δ,轴部1〇8係以可旋轉方式於晶圓裝載室綱内進行上、下 之移動,並且藉由轴部應可對於升降台的上、下位置進行調整。當升降 台確位置之後,即可將卡E m内的晶圓⑽傳送至鄰接於其後 == 未顯示於第3圖)。如上所述,當完成晶圓11。之處理且將晶 0 110达回至裝载室1〇〇時,於其中 渦缺陷10。就可存放95片曰料厂、的月J 6片日曰®上係產生了旋 科程My / 卡“言,其所存放之第1片晶圓之 1,I ^ ^ 7 上之主要污料乎其微。根據殘餘氣體分析顯示,晶圓⑽ 木物為離子CF3,此離子CF/之分子量(咖)為69。 為了準確地對於升降A、a圓11Λ 制,軸部⑽必須冷曰曰® 110之上下移動位置進行控 室⑽、或是將曰此方能夠將晶圓110順利地傳送至袭載 ” 將曰曰0由裝載室100之中予以取出。經由實驗得知、心 , ,n=10,;";t;t;!! /皿低壓的裱境之下,潤滑劑中之F iCF eF 冋 的鍵結容易被切斷,言gp ( 2-0)n_CF2CF3與離子氓+之間 撕亦即,南溫、低壓下之潤滑劑極為容易被蒸發而形成
0503-9778TWF 1286781 氣體狀態。 因此,由第4圖可知,去 時,對於賴請中之^‘‘ =丁另—殘餘氣體頻譜分析 動時,㈣譜分析可有效取得=體^析,並且_⑽進行移 經由上述說明可知,頻譜分氣體(·)之程度。 所產生之氣體進行分析。為& h_」於賴至⑽中之加熱程序中 Ar装5雕认^批/ 為了間化圖不,弟4圖中僅顯示出H2〇、CF3+及 CF3^^m的產生氣體程度加以說明,其中,_之分子量為18, 時,也U2A^分子量為40。由第4圖可知,當處於時間點(b) 疋^ σ 8進行移動時,污染程度係明顯地增加。以分子量18 中3 於時間(b)時,裝載請之閥門_ _(未顯示於圖 之門〜ρΓΓ啟狀㈣2〇的信號程度於開始的瞬間便提昇至1x1 G·8盘ixi 〇··7 :才、,相對於圖上之域曲線便會驟升至·12與祕υ之間的 r,述刀析可知’城程度會增加的原因係在於當轴部⑽於二 誇潤職產编子如係完全擴散至裝载㈣的内部:= 動狀 如此將造成信號曲線的突然增加。此外,由於潤滑劑對於 ) 及其它合她如··咐(㈣数 δ金__㈣、鎖合金蝴⑽oy)及銘合金(c〇ba 和性,如此將造成離子CF/有被苴接吸附於晶圓表面上的傾向,其又以片 於命溫環境之下且具有銅表面之晶圓更是明顯。隨後,當_開啟: 日销⑷所代表,信號程度再次突然增加,增加之原因也是因為轴部⑽之 移動。因此,〉可染物、晶圓上之旋渦缺陷等現象均是由於裝载室 的潤滑劑受加熱而產生蒸氣所導致。 之千
0503-9778TWF 7 1286781 s有4^於此,需要一種裝載室以有效解決污染物及晶圓上之旋渦缺陷等 問通、’亚且避免於農載室觸中產生潤滑劑之蒸氣,以降低或消除晶圓上 【發明内容】 曰因此’本發明之晶圓目的在於提供—種關裝載室,有效解決污染物 及晶圓上之漩渦缺陷等問題。 本發明之另-目的在於提供_種晶圓裝載室,更能增加良率。 根據本發明之-種晶圓裝載室,其包括—腔體、—升降台、_伸縮轴 以及-療氣捕捉裝置。腔體包括一絲面。升降台係設置於腔體之内。伸 縮軸包^上端及-下端,上端係連結於升降台,下端連接於底表面,並 且於伸縮轴之上塗覆有潤滑劑。蒸氣捕捉裝置係用以對於因高溫環境下之 潤滑劑所產生之蒸氣進行收集,如此以避免晶圓受到不當的污染。 在一較佳實施例中,蒸氣捕捉裝置包括一可伸縮套筒,可伸縮套筒係 用以包覆伸縮軸且捕捉潤滑劑產生之蒸氣。 …又,可伸縮套筒具有-第-端舆_第二端,第_端係'設置於升降台, 第二端係密封於伸縮軸之下端。 在另-健實施例中,蒸氣捕捉裝置包括至少—金屬吸μ件,金屬 吸引元件係用以捕捉潤滑劑所產生之蒸氣。 又,腔體具有至少-側壁,且該金屬則元件設置於該側壁之上。 金屬吸引元件係由金屬所製成,金屬係選自銅、鋁、鈦、鈷、鈕、鐵 或上述至少一者之合金。 為使本發明之上述及其它目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉 數個具體之較佳實施例,並配合所附圖式做詳細說明。 0503-9778TWF 8 1286781 【實施方式】 以下以具體之魏例,縣發日賴示之各職補純詳細說明。 第5圖係顯示本發明第一實施例之晶圓裝载室200之示意圖。當進行 晶圓裝載室湖中之晶圓的傳遞作業時,其方式係主要藉由一相删將 複數曰曰圓載入於S曰圓裳载室2〇〇 ’或是自晶圓裝载室將具有複數晶圓之 计204予以取出。晶«载室包括-腔體202、-升降台206、一伸 、倚軸2〇8及可伸縮套筒(風箱)加,其中,可伸縮套筒㈣麵切2係用 以作為-錢捕捉裝置,藉由可伸縮套筒212輯於高溫環境下之潤滑劑 所產生之威進行收集。腔體搬包括複數側壁勘、避及一底表面 2025升降σ 206係主要用以將卡g 2〇4支撐於腔體2〇2之内,並且卡匣 2〇4亦可自腔體202進行分離。伸縮軸2〇8具有一上端纖及一下端趣, 射’伸縮軸208之上端細係連接於伸縮轴,並且伸縮抽施之下 而』82沾腔體2〇2之底表面2〇25相互連接,同時藉由腔體加之底表 =5做為升降台规闕整過程中之參考點。升降台规的 =珈的作訂_,並对將晶卿㈣— 上具有第—端2121及第二端助,其中,第-端助係設置 决升^ 206,而第二端2122則是密封於伸縮轴通之下端纖。如此— “ ’申縮軸2〇8係完全經由可伸縮套筒犯所包覆。
208 J 進杆# * 而下的方式完全地對於伸縮軸細 212 ^ 20S ^ 潤心1的療氣便可避免擴散至晶圓裝载室之中。本發明之 識之有效性係可藉由殘餘氣體頻譜分析讲加以證 係= ?=而取得時_吨-實施例中之具 士00之信號程度之間的關係圖。本實施例中,當伸縮軸開 订夕¥,殘餘氧體的相關分析作業使同步進行。當處於時間⑻時,
0503-9778TWF 1286781 亦即,當裝載室100之閥門(siltvalv以土 es 一 汁· ( e)(未絲員不於圖中)處於開啟狀態時,H,〇 Γ刚增加至_.8與_·7之間,隨後信號程度便ί立 刻降低至lxl〇-1G與1Χ10-9之間。相齡 又使又立 看出,在第-實施例之可伸縮套筒212、*n裝載室之曲線可明顯 本發明於整個時間過程中之付曲=地__ 的作用下, :。相同地’具有分子量69之CF3+所具有之信號蝴於實h 之_之域曲線圖。#處於時間⑷之_時,即使裝載室200中 208正處於移動狀態,其信號程度係仍然可以維持在細七舆 X之間,並且此-信號程度係仍可以维持到間門 _ =置)。值得注意献,氣體&也_示出具有相類似之rga^代圖衣 在可知,在上述之貫驗數據之證實下,本發明 212對於伸縮軸厕進行完全 ^之湖可伸啪套筒 ㈣μ 王⑽侧,可以有效防止受蒸發之潤滑劑進入 衣載至肩的腔體之中,同時更可防止潤滑劑擴散至晶圓表面而造成污毕。 此外’於本實施例中之捕捉潤滑劑之蒸氣用可伸縮套筒犯係呈現出 中空圓柱形結構’並且可經由外力作用而達到壓縮,同時此可伸縮套筒加 似^具有至=忖以上的衝程(stroke)。當升降台施移動至最低高度 B守’於可伸縮套筒212被塵縮而達到小於2 2s忖的高度值,如此係可將 可伸縮套筒2】2之表面設計成為波狀結構,並且在可伸縮套筒犯被魏 之後,仍可以回復到初始狀態所具有之形狀。再者,可伸縮套筒212之材 I具有撓性且不树之性質,例如:橡膠、不銹鋼或是其它且有羊軟性之 材質。因此,藉由可伸縮套筒犯對於軸部進行包圍的狀態下,潤滑劑是 可以完全密封的方式保持於伸縮套筒212之中。 第7圖係表示出本發明之第二實施例。相較於第—實施例可知,第二 實施例之晶圓裝载室綱除了包括上述之腔體搬、升降台挪、伸縮抽2〇8 之外,更包括了複數金屬吸引元件215,此金屬吸引元件2丨5係用以做為— 蒸氣捕捉裝置,並且金屬吸引元件犯係設置於腔體加内之側壁細、
0503-9778TWF 10 1286781 2022上。此外,由於賴_於鋼合金、銅(Cu)、獨翻、摩 雜)、離)蝴C。)等合金均具有親和性,並且藉由設置金屬吸引元件 犯於腔體观内時,離子CF,係傾向於直接吸附在金屬吸引元件犯上, 離子CF/並不會附著於晶圓咖的表面之上。金屬吸引元件犯係可設置 於腔體202之侧壁2021、2022的任何位置之上,或是可設置於升降台2〇6 之上。經由上述實驗可得證,在至少一金屬吸引元件215的作用下係即可 使得晶圓裝載室2GG内的污染程度明顯的降低。值得注意的是,在所有具 親和性金屬之中係以钽(Ta)具有特別良好之金屬吸引性。 ^ 第8圖係根據殘餘氣體分析(RGA)頻譜而取得時間與進入晶圓裝載室 200前後的晶圓之污染程度關係圖。由第8圖可看出鋼吸引元件、叙吸引元 件之污染粒度,在此貫驗中,利用檔片(dummy wafer)為吸引污染之元件。 以下藉由第8圖比較銅沉積槽片(Cu dummy概㈣以及纽沉積權片阳 d_y wafer)之上的污染程度。,,Ta(CTL),,與“Cu(CTL),,分別代表當進入晶 圓裝載室200前_沉積槽片及銅沉積槽片之上的污染程度。rga頻譜顯 示一開始Ta(CTL)比Cu(CTL)具有較高CF3+(69 amu)的污染程度。另一方 面’ “Ta(LL)’’與”Cu(LL)’’係分別代表當進入晶圓裝載室2〇〇之後的叙沉積檔 片及銅沉積檐片之污染程度。如圖所示,Ta(LL)所代表之信號強度明顯高於 Cu(LL)所代表之信號強度。因此,如果藉由鈕沉積檔片做為钽吸引元件且 將其設置於晶圓裝載室200之中時,可吸取更多的污染物。有鑑於此,在 晶圓裝載室200之内的污染物幾乎可由鈕吸引元件所移除。 如上述第一及第二實施例中,晶圓裝載室2〇〇包括蒸氣捕捉裝置,蒸 氣捕捉裝置可以是一可伸縮套筒212,用以防止蒸氣擴散進入腔體中,或者 是至少一金屬吸引元件,用以將晶圓上的污染物移除。 第9圖係表示本發明之第三實施例。於本實施例中,晶圓裝載室2〇〇 包括一腔體202、一升降台206、一伸縮軸208、一撓性套筒(可伸縮套筒)212 以及複數金屬吸引元件215。升降台206同樣是設置於腔體202内。伸縮軸 0503-9778TWF 11 1286781 挪支撐升降台施。援性套筒犯包覆伸縮軸·。撓性套筒犯具有風 相之結構形狀’如同第-實施例之可伸縮套筒,可藉由—外力進而_撞 性套同犯。在此實施例中,同時設置二主要元件:撓性套筒犯以及金屬 ΓΓ件215,挽性套筒212及金屬吸引元件215可完全的捕捉晶圓裝載室 曰。的麟#!減,gj此將朗缺陷減少到最絲度。於是,在本發明之 曰曰圓裝载至細中’大約前六片晶圓的污染程度都保持在可接受範圍内, 也因此有效地改善良率。 根據本發明之較佳實施例’金屬吸引元件215係—矩形薄板或是—板 二牛。然而,應注意的是,金屬吸引元件215之形狀並未限定,可以且有並 他不7狀,因此金屬吸崎215也可以設計成圓形,如同晶圓之形狀 土於上魏明可知’本發.伽在於刊顯地減対渦缺陷形成於 =固上,進而增加良率。須注意的是’如果只將可伸縮套筒加設置於現 言的^載室ΐ轴部上,、仍無法達到本發明之目的。由於可伸縮套筒需要較 ^之aT &成勤差之產生使得可伸縮套筒之喊面會與轴部互相接 _ 她中,需要使用防止接觸隐少三個軸環_虹 g )’使仟可伸縮套筒僅能被壓魅4_5奴高度,減高於所需之最低 為了儘量達到可伸縮套筒之壓縮程度,必須重新設計整體 曰曰®衣載至。’為了使壓縮程度最佳化,並且配合 裝載室之靖設置係必要的。再者,需妓細縣達醉2^^靠 明,雜㈣揭露如上,然其並翻崎定本發 為準 ^ ^ 本t月之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者
0503-9778TWF 12 1286781 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示已污染且具有旋渴缺陷的晶 第2圖係根據殘餘氣體分析(RGA)頻譜 :士回, 度(以信號表示)關係目; 間與晶圓上之污染程 第3圖係顯示習知晶圓裝健之分解示相; 第4圖係根據殘餘氣體分析(rga) 之信號程度_圖,· . Μ _取_間與習知晶圓裝載室 第5圖係顯示本發明第-實施例之晶圓袭载室之示音固· 第6圖係根據殘餘氣體分析(RGA)頻 ’ 例之射可伸縮麵之晶難載室之錢程度;^獨與本發㈣一實施 第7圖係顯示本發明第二實施例之晶圓裝载室之示音圖· 弟、8圖_據殘餘氣體分析(RGA)頻譜而取得時間與進人 載 剧後的測試晶圓之污染程度關係圖;以及 日日、 第9圖係顯示本發明第三實施例之晶圓裝载室之示音圖。 【主要元件符號說明】 10渴旋狀缺陷; 102反應室; 106升降台; 110晶圓; 202腔體; 2022側壁; 2024側壁; 204卡匣; 208伸縮軸; 2082下端; 1〇〇晶圓裝载室; 104卡匣; 108 轴; 200晶圓裝載室; 2021側壁; 2023侧壁; 2025底表面; 206升降台; 2081上端; 212可伸縮套筒(風箱)
0503-9778TWF 13 1286781 2121第一端; 2122第二端 215吸收元件; 220晶圓。 14
0503-9778TWF
Claims (1)
- m6Ml 修正日期:96.5.9 7635號申请專利範圍修正本 十、申請專利範圍: i· 一種晶圓裝載室,包括·· 一腔體 屬吸引元件; ’包括一底表面、至少一侧壁以及至少 金 一升降台,設置於該腔體内; 二 伸鈿軸,包括一上端及一下端,該上端係連結於 孩升IV台,該下端係連接於該腔體之該底表面,該金屬 吸引70件係設置於該腔體之侧壁上#近該伸縮軸處,係 用以捕捉潤滑劑所產生之蒸氣;以及 乂 一可伸縮套筒,包括一第一端與一第二端,該第一 端係,置於該伸縮軸之上,該第二端係密封於該伸縮轴 之下^ ’使該伸縮軸完全由該可伸縮套筒所包覆。 2.如申明專利範圍第丨項所述之晶圓裝载室,豆中 料伸縮套筒係為圓柱形空心f,可藉由—外力進㈣ 1項所述之晶圓裝載室,其中 、鋁、鈦、鈷、鈕、鐵或上述 3·如申請專利範圍第 該金屬吸引元件係選自銅 至少一者之合金。 4.如中請專利範圍帛i項所述之晶圓裝載室,其^ »亥r吸引7C件係為板狀構件或薄片狀構件。 ^申睛專利範㈣1項所述之晶載室,盆J 升降台。 件名4金屬吸引元件係設置於言 6·如申請專利範圍第 項所述之晶圓裝載室,其中 0503-9778TWF2/vicky 15 1286^^27635號申請專利範圍修正本 1286^^27635號申請專利範圍修正本 修正日期:96.5.9 鈦、鈷、钽、鐵或上述 該金屬吸引元件係選自銅、鋁 至少一者之合金。 7·如申請專利範圍第5項所述之晶 Μ xju - /δ. ^ 口 衣载至’其中 5亥1屬及引70件係為板狀構件或薄片狀構件。 、中 8·一種晶圓裝載室,包括: 一腔體,包括至少一侧壁; 一升降台,設置於該腔體内;第一吸引元件,設置於該升降台 滑劑所產生之蒸氣;収 係用以捕捉潤 -第二吸引元件’設置於該侧壁上靠近該 處,係用以捕捉潤滑劑所產生之蒸氣。 第二吸引元件係一板狀構件或一舞 9·如申請專利範圍第8項所述之晶 該第一吸引一一- ^ Τ 片狀構件。 如申請專利範圍第8項所述之晶圓裝載室 該第-吸引元件及該第二吸引元件包括金屬。^…'1·如申請專利範圍第1〇項所述之晶圓裝載室,其 中忒第-吸引兀件及該第二吸引元件係選自銅、鋁、鈦、 鈷、鈕、鐵或上述至少一者之合金。 勺12.如申請專利範圍第8項所述之晶圓裴載室,其更 包括卡匣,具有複數晶圓,設置於該腔體内,該卡 係由該升降台所支撐。 13. —種晶圓裝载室,包括·· 一腔體’包括—底表面以及至少一侧壁; 0503-9778TWF2/vicky 16 6ζ§ί27635號申請專利範圍修正本 升降台 修正日期:96.5.9 設置於該腔體之内; 一伸縮輛,包括_ L生 — 升降台,該下端連接 中:二::該 該伸縮軸之上;以及 ,、中‘劑塗覆於 一蒸_捉裝置,防止賴 圓之污染,包括至少一金眉叨4丨—从 …虱粒成晶 係用以捕捉該潤滑劑所產生Γ ’s“屬吸弓|元件 /月d所產生之瘵氣,該金屬 置於該側壁上靠近該伸縮軸處。 口又 m /姑申/月專利乾圍第13項所述之晶圓裝载室,苴 二w捕捉裝置包括一可伸縮套筒,該可伸 : 用以包覆該伸縮軸且捕捉該賴劑產生之蒸氣。 中^亥了伸細套简具有一第一端與一第 15.如申晴專利範圍第14項所述 可#绐农铉日士 从 W衣戟至’其 端係 丨 ▼叫六 巾一端,該第一铲 設置於該升降台,該第二端係密封於該伸縮軸之下端。 中·^八2申明專利1&圍帛13工員所述之晶圓裝载室,農 中该金屬吸引元件係由金屬所製成。 、 17.如申請專利範圍第16項所述之晶圓 中該金屬係選自銅、鋁、钕、站 戰至其 者之合金。幻1呂1太、銘、组、鐵或上述至少— 18· —種晶圓裝载室,包括·· 屬二’包括—底表面、至―及至少-金 一升降台,設置於該腔體内;以及 -伸縮軸’包括一上端及一下端,該上端係連結該 0503-9778TWF2/vi〇ky 17 5號申請專利範圍修正本 修正日期:96.5.9 升降台,該下端係連接於該腔體之該底表面,該金屬吸 引元件係設置於該腔體侧壁上靠近該伸縮軸處,係用以 捕捉潤滑劑所產生之蒸氣。 5號申請專利範圍修正本 修正日期:96.5.9C 0503-9778TWF2/vicky 18
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