TWI648803B - 晶圓表面上之離子污染物之量測設備及方法 - Google Patents

晶圓表面上之離子污染物之量測設備及方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種在半導體製程期間吸附或存留於晶圓之表面上之離子污染物之量測設備及方法。根據本發明之量測設備包括：一晶圓掃描部，包括晶圓以未被氣相分解之狀態裝載於其上之一掃描載臺，且在晶圓被裝載時使用一掃描噴嘴來掃描並捕獲晶圓之表面上之離子污染物；以及一分析部，分析由晶圓掃描部捕獲之樣品溶液中所含有之離子污染物，藉此使得可在半導體製程期間量測存在於晶圓之表面上之例如NH4 +及Cl-等離子污染物。

Description

晶圓表面上之離子污染物之量測設備及方法
以下揭露內容係關於一種晶圓表面上之離子污染物之量測設備及方法，且更具體而言係關於一種能夠在半導體製程期間掃描晶圓之表面以捕獲存在於晶圓之表面上之污染源且能夠在所捕獲溶液中量測並分析例如NH4 +、Cl-等離子成分的晶圓表面上之離子污染物的量測設備及方法。
由於資訊處理速度之提高以及家用電器、行動裝置等技術之進步，半導體電路被高度整合，且圖案隨時間變得更精細。根據先前技術，在半導體裝置生產製程中，在空氣品質方面的污染物已受到管理，但由於如上所述的半導體電路之高整合度及精細度，微量濃度之污染物就可能會對半導體裝置之效能及良率有顯著影響。
因此，監測晶圓之表面上之污染物在半導體裝置生產製程中變得重要。
尤其，在製程中使用之化學品可能會釋放出例如NH4 +、Cl-等離子成分，並污染空氣，使得離子成分存留於晶圓之表面上。由於這些離子成分具有導電率，當這些離子成分以管理水準或更高水準存在時，這 些離子成分具有顯著高的影響，因此需要將這些離子成分之濃度管理成顯著低的。
此外，當前，在產品因此種問題而出現缺陷之情形中，由於對缺陷原因之確定係在缺陷出現之後進行，因而確定缺陷原因會花費長的時間。因此，存在因單一原因而多次地出現缺陷之問題，且因此，產品良率會顯著降低。
根據先前技術，已使用如下方法來作為晶圓表面上之污染物之量測技術或量測裝備：在使用氣相分解(vapor-phase decomposition；VPD)(例如氣相分解電感耦合電漿質譜法(VPD-inductively coupled plasma-mass spectrometry；VPD-ICP-MS)、氣相分解原子吸收光譜法(VPD-atomic absorption spectroscopy；VPD-AAS)、氣相分解全反射x射線螢光法(VPD-total reflection x-ray fluorescence；VPD-TXRF))移除晶圓之表面上之氧化物膜之後，量測污染物。然而，由於在這些方法中，藉由使用HF及化學水溶液(例如HF、H2O2、HCl或H2SO4)作為液滴進行分解而移除晶圓表面上之氧化物膜，因而可分析晶圓上之金屬成分，但在分析離子成分時，因基質之過度稀釋而不可能量測出微量濃度，分析系統可能變得複雜，且組件可能因大量化學品而快速被損壞及老化。
舉例而言，在使用HF水溶液作為液滴溶液來移除氧化物膜之情形中，大量HF可能存在於自晶圓提取之測試樣品中，因而由於晶圓上之F-離子而幾乎不可能量測出雜質。此外，在量測之前量測例如Cl-等雜質之情形中，因大量F-之干擾、量測裝備之損壞等考量，應將測試樣品稀釋數次。因此，系統可能變複雜，且難以量測出雜質之精確濃度，並且在微量雜質之情形中不易偵測雜質。
本發明之一實施態樣旨在提供一種新穎之量測設備及方法，其能夠自動地掃描一分析目標晶圓之表面以捕獲離子污染物，並自動地量測並分析所收集材料中之離子成分。
在一個一般態樣中，提供一種能夠藉由在半導體製程期間掃描晶圓之表面以捕獲存在於晶圓之表面上之污染源、進而量測晶圓之表面上之離子污染物且量測並分析所捕獲溶液中之離子成分(例如NH4 +及Cl-)而幾乎即時地監測污染物並且能夠在因分析條件不恰當而不可能執行分析或難以執行準確分析時，容許測試樣品被自動地儲存的手段。
根據本發明之一實例性實施態樣，用於在半導體製程期間吸附或存留於晶圓之表面上之離子污染物之量測設備可包括：一晶圓掃描部(wafer scanning part)，包括晶圓以未被氣相分解之狀態裝載於其上之一掃描載臺，且在晶圓被裝載時使用一掃描噴嘴來掃描並捕獲晶圓之表面上之離子污染物；以及一分析部(analysis part)，分析由晶圓掃描部捕獲之樣品溶液中所含有之離子污染物。
此外，該分析部可包括：一引入通道(introduction channel)，用於校準之標準溶液或樣品溶液被引入至該引入通道中；一測試樣品注入閥(test sample injection valve)，包括一樣品迴路，一沖提劑(eluent)、以及該標準溶液及該樣品溶液中之任一測試樣品被注入至該樣品迴路中；一測試樣品注入幫浦(test sample injection pump)，將測試樣品或標準溶液轉移至該樣品迴路中，或者將測試樣品或標準溶液注入至該樣品迴路中；一管柱(column)，測試樣品自該測試樣品注入閥被注入至該管柱中且在該管柱中發生測試樣品中各成分之相分離；一抑制器(suppressor)，降低測試樣 品之背景導電率值；以及一偵測器，偵測穿過該抑制器之該測試樣品中所含有之離子成分。
另外，該晶圓掃描部可包括：該掃描噴嘴以其中形成於該噴嘴上之一掃描溶液係接觸晶圓之表面之狀態掃描晶圓之表面；以及一掃描臂，沿X軸線方向、Y軸線方向及Z軸線方向中之至少一個方向轉移或旋轉該掃描噴嘴。
此外，該晶圓掃描部可更包括將晶圓之位置對準之一對準器，並將位置經對準之晶圓裝載於該掃描載臺上。
此外，在該晶圓掃描部中，在掃描並捕獲存在於晶圓之側表面上之離子污染物時，晶圓或該掃描噴嘴之方向可被改變成使得該噴嘴之軸線與晶圓之平面表面彼此平行或彼此垂直。
另外，該分析部可更包括一測試樣品儲存部(test sample storage)，自該引入通道引入的一預定量之樣品溶液藉由該測試樣品注入幫浦之裝載操作被填充於該測試樣品儲存部中，且所儲存之樣品溶液藉由該測試樣品注入幫浦之排放操作被引入於該測試樣品儲存部中以藉此被儲存。
此外，該分析部可更包括一噴嘴洗滌部(nozzle washing part)，該噴嘴洗滌部在由該掃描噴嘴捕獲之樣品溶液被轉移至該分析部時洗滌該掃描噴嘴。
另外，該分析部可更包括一二通閥或一具有多於二個通路之閥，以清潔注射幫浦及通道。
此外，在該分析部中，在藉由該測試樣品注入幫浦之裝載操 作裝載自該引入通道引入之樣品溶液後，將該測試樣品注入至一注入器中。
另外，該分析部可更包括至少一個流量控制閥，該流量控制閥設置於該測試樣品注入閥與該測試樣品注入幫浦間之一通道中且控制沿二或更多個方向之一流體流量。
此外，該分析部可包括用於分別注入不同濃度之標準溶液之複數個標準溶液注入部，或用於分別儲存不同樣品溶液之複數個測試樣品儲存部，且該量測設備可更包括一選擇閥(selector valve)，該選擇閥選擇性地容許該引入通道之中間部與該等標準溶液注入部及該等測試樣品儲存部其中之任一者彼此連通。
另外，根據本發明用於晶圓之表面上之離子污染物之量測設備可更包括一控制部，該控制部基於分別設置於該分析部之預定位置處之感測器的量測值以及該偵測器之先前量測結果來監測各種參數，並控制每一構造以在此等參數至少其中之一偏離預設參考值時將該晶圓返回至一裝載埠(load port)而不掃描該晶圓，或自動地儲存藉由掃描該晶圓所捕獲之樣品溶液而不進行分析。
此外，視樣品溶液之濃度而定，該分析部可在將樣品溶液與超純水以一預定比率混合以稀釋樣品溶液或將樣品溶液注入至一濃縮管柱(enrichment column)中以將樣品溶液濃縮之後，將樣品溶液轉移至該管柱，且該偵測器藉由在一偵測結果中反映稀釋比或濃縮比來對偵測結果進行補償。
可藉由使用一機器人並使用根據本發明的晶圓之表面上之離子污染物之量測設備將晶圓自動地裝載於一前開式統一標準盒(front opening united pod；FOUP)中來構造出一種掃描並分析晶圓之表面上之離子污染物的污染物量測系統。
同時，根據本發明之一實例性實施態樣，在半導體製程期間吸附或存留於晶圓之表面上之離子污染物之量測方法可包括：一晶圓裝載步驟，以其中晶圓未被氣相分解之狀態將晶圓裝載於一掃描載臺上；一掃描與捕獲步驟，藉由包括一掃描噴嘴之一晶圓掃描部掃描並捕獲晶圓上之離子污染物；以及一離子成分量測步驟，藉由一分析部量測樣品溶液中所含有之離子成分。
此處，該量測方法可更包括在該掃描與捕獲步驟之後進行一掃描噴嘴洗滌與等待步驟，將該掃描噴嘴移動至一噴嘴洗滌部並週期性地或連續地洗滌該掃描噴嘴然後等待。
此外，該量測方法可更包括在該掃描與捕獲步驟之後進行一測試樣品儲存步驟，將填充於該分析部之一延遲盤管(delay coil)中之測試樣品儲存於一選定之測試樣品儲存部中。
另外，該離子成分量測步驟可包括：2-1)藉由一測試樣品注入幫浦將自一引入通道引入之樣品溶液裝載於該延遲盤管中；2-2)藉由該測試樣品注入幫浦之排放操作將填充於該延遲盤管中之樣品溶液引入至一測試樣品儲存部中，以藉此儲存於該測試樣品儲存部中；以及2-3)在一預定時間之後藉由該分析部量測並分析儲存於該測試樣品儲存部中之樣品溶液，或收集該樣品溶液以使用一單獨分析設備來量測並分析該樣品溶液。
另一選擇為，該離子成分量測步驟可包括：3-1)藉由一測試樣品注入幫浦將超純水裝載於在該測試樣品注入幫浦之一前端部處設置 之一延遲盤管中；3-2)隨後，當一預定量之超純水被裝載於該延遲盤管中時，自該晶圓掃描部裝載樣品溶液；3-3)藉由該測試樣品注入幫浦之排放操作將該延遲盤管中之該溶液部分地排放至一排放通道，然後關閉該排放通道；3-4)藉由該測試樣品注入幫浦之排放操作將該超純水與該樣品溶液以一預定比率填充於一樣品迴路中；3-5)注入一沖提劑以將樣品迴路中之測試樣品自測試樣品注入閥轉移至一管柱，並分離該測試樣品；3-6)藉由一抑制器降低測試樣品之背景導電率值；3-7)偵測穿過該抑制器之測試樣品中所含有之離子成分；以及3-8)藉由在步驟3-7)中之偵測結果中反映步驟3-4)之稀釋比來對偵測結果進行補償。
此外，該量測方法可更包括在該晶圓裝載步驟之後進行一初級監測步驟，藉由一控制部基於分別設置於該分析部之預定位置處之感測器的量測值以及該分析部之先前量測結果來監測各種參數，其中在該初級監測步驟中，當這些參數中之至少一者偏離預設參考值時，可不掃描該晶圓，或者可將在該掃描與捕獲步驟中捕獲之樣品溶液自動地轉移並儲存於一測試樣品儲存部中而不進行分析，且當該等參數未偏離預設參考值時，可執行下一步驟。
最後，該量測方法可更包括在該掃描與捕獲步驟之後進行一次級監測步驟，藉由該控制部使用與該初級監測步驟中相同之方法來監測該等參數，其中在該次級監測步驟中，當這些參數中之至少一者偏離預設參考值時，可儲存在該掃描與捕獲步驟中捕獲之樣品溶液而不進行分析，且當該等參數未偏離預設參考值時，可執行下一步驟。
10‧‧‧沖提劑注入幫浦
20‧‧‧標準溶液注入部
30‧‧‧超純水注入部
100‧‧‧室
200‧‧‧晶圓掃描部
210‧‧‧掃描載臺
220‧‧‧掃描噴嘴
222‧‧‧噴嘴尖端
230‧‧‧掃描臂
231‧‧‧柱軸
232‧‧‧延伸部
300‧‧‧分析部
301‧‧‧引入通道
302‧‧‧第二排放通道
310‧‧‧測試樣品注入閥
311‧‧‧樣品迴路
312‧‧‧閥
320‧‧‧測試樣品注入幫浦
320a‧‧‧第一測試樣品注入幫浦
320b‧‧‧第二測試樣品注入幫浦/注射幫浦
330‧‧‧管柱
331‧‧‧濃縮管柱
340‧‧‧抑制器
350‧‧‧偵測器
360‧‧‧延遲盤管
370‧‧‧測試樣品儲存部
380‧‧‧流量控制閥
380b‧‧‧流量控制閥
381‧‧‧排放通道
381a‧‧‧排放通道
381b‧‧‧排放通道
390‧‧‧選擇閥
391‧‧‧固定通道
392‧‧‧單元閥
393‧‧‧可移動通道
400‧‧‧噴嘴洗滌部
410‧‧‧洗滌容器
420‧‧‧通道
430‧‧‧超音波產生器
440‧‧‧起泡器
S100~S400‧‧‧步驟
S100’~S400’‧‧‧步驟
S100”~S500”‧‧‧步驟
A‧‧‧區
B‧‧‧區
w‧‧‧晶圓
第1圖係根據本發明之一實例性實施態樣之離子污染物之量 測設備之示意性構造圖；第2圖係根據本發明之一實例性實施態樣之離子污染物之量測方法之方塊圖；第3A圖及第3B圖係示意性地例示根據本發明之一實例性實施態樣之晶圓掃描部之操作之剖視圖；第4A圖及第4B圖係示意性地例示根據本發明之一實例性實施態樣之晶圓掃描部之另一操作之剖視圖；第5A圖至第5C圖係例示根據本發明之掃描噴嘴之洗滌方法之數個實例之圖；第6至8、9A、9B、及10至12圖係例示根據本發明之離子成分量測過程之數個實例之圖；第13圖及第14圖係例示根據本發明之參數監測過程之流程圖；以及第15圖係示意性地例示根據本發明之另一實例性實施態樣之操作之概念圖。
在下文中，將參照附圖更詳細地闡述本發明之技術理念。
然而，該等附圖僅係為了更詳細闡述本發明之技術理念而顯示之實例。因此，本發明之技術理念並非僅限於附圖所示之形狀。另外，本文中所使用之注射器注入幫浦意指一種能夠驅動一注射器來吸取及排放一測試樣品之幫浦，且包括附裝或不附裝一換向閥之注射器注入幫浦。
第1圖係根據本發明實例性實施態樣，離子污染物之量測設備之示意性構造圖，且第2圖係根據本發明實例性實施態樣，離子污染物之量測方法之方塊圖。
首先，如第1圖中所例示，本發明係關於用於在半導體製程期間吸附或存留於晶圓之表面上之離子污染物之量測設備，且該量測設備主要包括一室100、一晶圓掃描部200、一分析部300、及一控制部(圖中未例示)。
雖然第1圖中未例示，但該控制部連接至根據本發明用於離子污染物之量測設備之每一構造，且依據經程式化邏輯或依據使用者之手動操作命令來控制各該構造。
此外，室100中設置有用於載入欲量測之晶圓w之一門(圖中未例示)，且室100中形成有一預定空間，俾使晶圓掃描部容置於該預定空間中。一裝載埠可連接至室100之一側，俾使前開式統一標準盒(FOUP)可沿一線路被自動地轉移，且前開式統一標準盒中之晶圓可在裝載埠上被自動地取出並被裝載。
此處，較佳對室100中之污染物進行控制。亦即，當晶圓w被載入室100中時，藉由向室100中引入不會造成污染之惰性氣體或高純度氣體(N2、He、潔淨空氣等)來形成一氣體氛圍，且使室100中之壓力維持於大氣壓或正壓，藉此防止自外部引入污染物。另一選擇為，為控制污染物，可在室100之一個表面上安裝一化學過濾器。可藉由自動控制或藉由一手動閥來執行如上所述之污染預防。
同時，室100中可設置有用於轉移晶圓w之一轉移機器人(圖 中未例示)，且當經由門自外部載入晶圓w時，轉移機器人轉移晶圓w以將晶圓裝載於一掃描載臺210上。另一選擇為，工作人員亦可將晶圓直接裝載於掃描載臺210上。
晶圓掃描部200包括上面裝載晶圓w之掃描載臺210，且係用於在晶圓被裝載時使用一掃描噴嘴來掃描並捕獲晶圓之表面上之離子污染物之構造。此處，較佳使裝載於掃描載臺210上之晶圓係以晶圓未被氣相分解之狀態被裝載。
最後，分析部300係用於分析藉由晶圓掃描部200捕獲之樣品溶液中所含有之離子污染物之構造。
在根據先前技術之污染物分析設備中，在掃描晶圓之前，使用蝕刻性氣體來對晶圓之表面進行氣相分解。此係一種用於移除晶圓之表面上之氧化物膜以捕獲晶圓之表面上之金屬污染物之過程。由於在氣相分解過程期間使用蝕刻性氣體(氫氟酸)，故因晶圓上存在大量氫氟酸而發生反向污染(back contamination)，且因此，因晶圓上包括F-離子在內之離子成分發生成分改變而難以準確地量測離子污染物。因此，不可能使用根據現有技術之污染物分析設備來分析離子污染物。
如上所述，本發明用以在半導體製程期間量測吸附或存留於晶圓之表面上之離子污染物，並且由於晶圓被裝載於掃描載臺上且以晶圓未被氣相分解之狀態來對晶圓之表面執行掃描，因而可準確地分析所捕獲離子污染物。
如第2圖中所例示，根據本發明實例性實施態樣使用包括上述構造之離子污染物量測設備進行之量測方法可包括：一晶圓裝載步驟 (S100)；一掃描與捕獲步驟(S200)；以及一離子成分量測步驟(S300)。
晶圓裝載步驟(S100)係將被載入室中之晶圓w以晶圓w未被氣相分解之狀態裝載於掃描載臺210上之步驟。隨後，掃描與捕獲步驟(S200)係藉由包括一掃描噴嘴220之晶圓掃描部200來掃描並捕獲晶圓上之離子污染物之步驟，且最後，離子成分量測步驟(S300)係藉由分析部300量測樣品溶液中所含有之離子成分之步驟。
根據本發明實例性實施態樣由上述步驟構成之量測方法將連同量測設備之詳細構造一起加以闡述。
第3A圖及第3B圖係示意性地例示根據本發明實例性實施態樣之晶圓掃描部200之操作之剖視圖。如第3A圖中所例示，晶圓掃描部200可包括一對準器(圖中未例示)、掃描載臺210、掃描噴嘴220、及一掃描臂230。
此處，雖然圖中未例示，但可視需要選擇性地應用對準器，該對準器係用於在晶圓被裝載於掃描載臺210上之前將晶圓被裝載於的位置對準之構造。
此外，掃描載臺210被形成為具有一平整上表面俾使位置經對準之晶圓w可裝載於該平整上表面上，且被形成為可基於中心軸線而旋轉。亦即，在晶圓裝載步驟(S100)中，在藉由對準器將晶圓w之位置對準後，將晶圓w裝載於掃描載臺210上，使得隨後可相對於同一位置執行掃描。
此外，掃描噴嘴220係用於以其中以水滴形狀形成於噴嘴尖端222上之掃描溶液係接觸晶圓w之表面之狀態掃描晶圓w之構造，且掃描噴嘴220中形成有一通道221，掃描溶液經由通道221被引入且在掃描後獲得 之樣品溶液經由通道221被排放至外部。此處，為容許在噴嘴尖端222上形成掃描溶液之水滴，可使用一吸取幫浦等。此外，較佳使水滴連續地維持，同時藉由自噴嘴尖端222之圓周部朝晶圓w之表面噴射不會造成污染之氣體，來防止水滴形狀在進行掃描時因與表面摩擦而爆裂或改變。
噴嘴尖端可被形成為各種形狀，只要在掃描晶圓時水滴不爆裂即可。此外，用於注入掃描溶液之通道與用於將在掃描後獲得之樣品溶液轉移至一分析器之通道可彼此不同。
掃描溶液之水滴形狀可由噴嘴尖端決定，且所使用掃描溶液之量可處於數微升(micro liter；μL)至數十毫升(milliliter；mL)之範圍中。
此外，掃描臂230可用以沿X軸線方向、Y軸線方向及Z軸線方向中之至少一個方向轉移或旋轉掃描噴嘴220，且可基於一柱軸231而旋轉。亦即，如第3A圖中所例示，掃描臂230可包括被形成為可基於一軸線而旋轉之柱軸231、以及一端耦合至柱軸231且形成為預定長度之一延伸部232。此處，延伸部232之另一端處設置有一安裝支架，俾使掃描噴嘴220可與該支架耦合或分離。另一選擇為，延伸部232與掃描噴嘴220可彼此一體成型。此外，延伸部232可被形成為沿長度方向延伸。亦即，掃描噴嘴220可由具有上述構造之掃描臂230移動，藉此使得可掃描晶圓之整個表面。另外，晶圓掃描載臺及噴嘴可沿與上述相反之方向設置，亦即，噴嘴可定位於晶圓掃描部200之下部部分處，且晶圓之表面定位於晶圓掃描部200之上部部分處，使得可執行掃描。亦即，掃描噴嘴及掃描載臺可分別定位於晶圓掃描部之下部部分及上部部分處，且噴嘴與晶圓可彼此垂直，使得可執行掃描。
在下文中，將參照第3B圖詳細地闡述掃描晶圓w之表面上之離子成分之掃描與捕獲步驟。掃描臂230轉移掃描噴嘴220，以使噴嘴尖端222鄰近晶圓w之中心而定位。此處，掃描噴嘴220處於其中掃描噴嘴220之噴嘴軸線與晶圓w之平面表面垂直之狀態。此後，經由在掃描噴嘴220中形成之通道221供應掃描溶液，且所供應掃描溶液以水滴形狀凝聚於噴嘴尖端222處，以藉此接觸晶圓w之表面。
在此種狀態中，掃描載臺210基於一中心點而緩慢地旋轉，且晶圓w的接觸掃描溶液之表面上之離子成分被吸收於掃描溶液中。藉由重複以下過程來完成將晶圓w一直掃描至邊緣部：在完成一圈旋轉時使掃描臂230之柱軸231以一預定角度旋轉，然後再次使掃描載臺210旋轉一圈。此處，經由通道221將在使用掃描溶液掃描晶圓w後獲得之樣品溶液轉移至分析部300。
在上文中，闡述了掃描晶圓之上表面以捕獲離子成分之過程，且在下文中，將闡述掃描晶圓之各表面中之側表面及後表面之過程。
晶圓之側表面及後表面上之污染物不同於晶圓之上表面上之污染物並不直接成為缺陷之原因，但可成為交叉污染之原因。亦即，晶圓之側表面及後表面上之污染物可造成內部污染、對轉移機器人之接觸部污染等，且相對於隨後量測之晶圓而言亦可成為另一種污染源。因此，在本發明之實例性實施態樣中，在掃描晶圓之上表面後，亦掃描晶圓之側表面及後表面。
第4A圖及第4B圖例示藉由晶圓掃描部200掃描晶圓之側表面之過程。
如上所述，在掃描晶圓之上表面時，較佳使掃描噴嘴垂直於晶圓之上表面，但在掃描晶圓之側表面時，較佳使掃描臂230改變晶圓w或掃描噴嘴220之方向，俾使掃描噴嘴220之噴嘴軸線與晶圓之平面彼此平行。
亦即，藉由以下方式來使掃描噴嘴220之噴嘴軸線與晶圓之平面彼此平行：將晶圓w旋轉90度以如第4A圖所例示而垂直定位，或將掃描噴嘴旋轉90度以藉此如第4B圖所例示而平行定位，俾使噴嘴尖端222之水滴可接觸晶圓之側表面。
倘若類似於掃描晶圓之上表面之情形而以其中使晶圓之平面與噴嘴軸線彼此垂直之狀態來掃描側表面，則噴嘴尖端222之一部分可接觸晶圓，使得水滴可能爆裂或晶圓可能被損壞。鑒於上述問題，在如第4A圖及第4B圖所例示設置掃描噴嘴220及晶圓後，對晶圓之側表面執行掃描。
可藉由連接掃描噴嘴與分析器間之通道而形成單一流，然而，如第15圖中所例示，經由掃描噴嘴將在掃描後獲得之樣品溶液排放至另一儲存部，然後可將儲存於儲存部中之溶液轉移至分析部並在分析部中進行分析。
此外，雖然附圖中未例示，但將闡述掃描並捕獲存在於晶圓之後表面上之離子污染物之過程之實例。於在使用轉移機器人抓住裝載於掃描載臺210上之晶圓w之二端之同時將晶圓w舉升預定高度後，將晶圓倒置。此後，將晶圓原樣地重新裝載於掃描載臺210上，並對晶圓之後表面執行掃描，藉此構造出一污染物量測系統。然而，本發明並非僅限於此，而是亦可使用各種設備及方法來將晶圓倒置。此後，掃描晶圓之後表面之過程與上述的掃描晶圓之上表面之過程相同。
側表面及後表面以及上表面如上所述被掃描之晶圓w係由轉移機器人或工作人員轉移，以藉此被卸載或在一單獨設置之晶圓盒(圖中未例示)上等待。
同時，如第2圖中所例示，在根據本發明實例性實施態樣之量測方法中，在掃描與捕獲步驟(S200)後，可獨立於離子成分量測步驟(S300)來更執行洗滌掃描噴嘴220之一掃描噴嘴洗滌步驟(S400)。
為此，如第1圖中所例示，根據本發明實例性實施態樣之量測設備更包括一噴嘴洗滌部400。噴嘴洗滌部400係設置於室100中且用於在掃描噴嘴220中所捕獲之樣品溶液被轉移至分析部300時洗滌掃描噴嘴220之構造。由於掃描噴嘴220在含有離子污染物之樣品溶液流過時受到污染，因而當完成掃描過程時，掃描臂230將掃描噴嘴220移動至噴嘴洗滌部400。
此處，較佳根據掃描臂230之柱軸231之旋轉而將噴嘴洗滌部400定位於延伸部232之旋轉半徑內。另一選擇為，較佳將噴嘴洗滌部400定位於延伸部232可沿X軸線方向、Y軸線方向及Z軸線方向移動之範圍內。
噴嘴洗滌部400可包括其中容置掃描噴嘴220之一洗滌容器410，且在洗滌容器410中之適合位置處可形成有一通道420，洗滌溶液經由通道420被排放。
第5A圖至第5C圖例示洗滌掃描噴嘴220之掃描噴嘴洗滌步驟(S400)中之洗滌方法之數個實例。首先，如第5A圖中所例示，可將洗滌溶液(例如超純水等)填充於洗滌容器410中，且可藉由使用一超音波產生器430對洗滌溶液施加超音波來洗滌掃描噴嘴220。
此外，如第5B圖中所例示，當將掃描噴嘴220容置於洗滌容 器410中時，可重複將超純水供應(噴灑)至洗滌容器410並自洗滌容器410排放超純水之過程，且如第5C圖中所例示，可藉由一起泡器440使用不會造成污染之氣體(例如N2)來洗滌掃描噴嘴220。此處，可週期性地或連續地重複上述過程數次，且可更設置一乾燥設備(圖中未例示)，以在完成洗滌時使用不會造成污染之惰性氣體來乾燥掃描噴嘴。另外，若必要，可自動地分析洗滌溶液，藉此管理污染水準。
此外，若必要，在洗滌過程之後，於掃描臂230自控制部接收到欲掃描晶圓之移動命令之前，掃描臂230可使掃描噴嘴在噴嘴洗滌部400中等待。
同時，由於離子成分量測步驟(S300)(其係根據本發明實例性實施態樣之量測方法之最終步驟)係量測並分析離子成分，因而可應用一分析方法，例如離子層析法(ion chromatography；IC)或離子層析法-質譜法(ion chromatography-mass spectrometry；IC-MS)。
為此，如第1圖中所例示，分析部300可包括一引入通道301、一測試樣品注入閥310、一測試樣品注入幫浦320、一管柱330、一抑制器340、及一偵測器350。
在掃描晶圓後獲得之樣品溶液由一幫浦吸取，以藉此被轉移至引入通道301。引入通道301與一標準溶液注入部20連通，俾使用於校準之標準溶液以及樣品溶液亦可經由引入通道301被轉移。亦即，由於在由分析部300執行之離子成分量測步驟(S300)中，藉由將離子之分離及偵測時間(峰值產生時間)與預設偵測時間進行比較來對成分進行確認，因而需要執行與以下過程對應之校準：使用各成分皆已知之標準溶液來為充當參考之每一成分預設偵測時間。
此處，在本發明中，用於校準之標準溶液移動經過之路徑與用於量測之樣品溶液移動經過之路徑彼此相同。因此，由於校準條件及分析條件彼此相同，因而可防止出現微小校準誤差。
此外，測試樣品注入閥310包括一樣品迴路311，一沖提劑、以及被引入至引入通道301中之標準溶液及樣品溶液中之任一測試樣品被注入至樣品迴路311中，且連接至樣品迴路311之一通道藉由位置控制命令來改變。如第1圖中所例示，當測試樣品注入閥310處於裝載位置時，被引入至引入通道301中之測試樣品可經由樣品迴路311被轉移至測試樣品注入幫浦320，且當測試樣品注入閥310處於注入位置時，沖提劑可經由樣品迴路311被轉移至管柱330。
測試樣品注入幫浦320用於將樣品溶液(測試樣品)或標準溶液轉移(裝載或排放)至樣品迴路311中，或者將樣品溶液(測試樣品)或標準溶液注入至樣品迴路311中。
管柱330係測試樣品自測試樣品注入閥310被注入至其中且測試樣品在其中被分離之構造。詳細而言，當測試樣品藉由測試樣品注入幫浦320之裝載操作被注入至樣品迴路311中時，測試樣品注入閥310被轉換成注入位置，且樣品迴路311中之測試樣品藉由沖提劑之注入而被注入至管柱330中，使得發生測試樣品之分離。
此外，抑制器340係降低測試樣品之背景導電率值之構造，且在穿過抑制器340之測試樣品中，藉由偵測器350偵測離子成分。
在下文中，將參照第1圖詳細地闡述根據本發明第一實例性實施態樣之一離子成分量測步驟(S300)。此處，離子成分量測步驟(S300) 由總共四個步驟構成。
首先，在步驟1-1)中，當測試樣品注入閥310處於裝載位置時，隨著樣品溶液(測試樣品)藉由測試樣品注入幫浦320之裝載操作自引入通道301移動至測試樣品注入幫浦320，將測試樣品填充於樣品迴路311中。隨後，在步驟1-2)中，藉由控制部將測試樣品注入閥310之位置轉換成注入位置，且隨著沖提劑藉由一沖提劑注入幫浦10被注入至測試樣品注入閥310中，將樣品迴路311中之測試樣品轉移至管柱330，且發生測試樣品之分離。
在步驟1-3)中，藉由抑制器340降低測試樣品之背景導電率值，且在步驟1-4)中，藉由偵測器350偵測穿過抑制器340之測試樣品中所含有之離子污染物。此處，作為偵測方法，藉由將測試樣品中所含有之成分之偵測時間(峰值產生時間)與如上所述在校準時所設定的每一成分之參考偵測時間進行比較來偵測樣品溶液中所含有之離子污染物之成分。
在此種情形中，雖然第1圖中例示其中引入通道301被劃分成二個線路且分別設置有二個測試樣品注入閥310、二個管柱330、二個抑制器340、及二個偵測器350(且若必要，亦可分別設置測試樣品注入幫浦320)之一多通道分析部，但該分析部亦可由其中設置有一個測試樣品注入閥310、一個管柱330、一個抑制器340、及一個偵測器350之單一通道分析部形成。
第6圖例示根據本發明第二實例性實施態樣之一離子成分量測步驟(S300)。在根據本發明第二實例性實施態樣之量測方法中，可在測試樣品被量測及分析時自動地儲存該測試樣品。為此，如第6圖中所例示，一分析部300更包括一延遲盤管360及一測試樣品儲存部370。
延遲盤管360係其中藉由一測試樣品注入幫浦320之裝載操作而填充有自一引入通道301裝載的一預定量之樣品溶液之構造，且較佳將延遲盤管360設置於一測試樣品注入閥310與測試樣品注入幫浦320間之一通道中。此處，延遲盤管360意指能夠將測試樣品儲存於通道中之構造，且其中可使流體流動之通道自身可充當延遲盤管。另一選擇為，安裝於通道中之一單獨通道儲存室或盤管可充當延遲盤管。
測試樣品儲存部370被設置成與引入通道301或引入通道301與延遲盤管360之前端部間之一通道連通，並藉由一閥打開及關閉。當閥被打開時，儲存於延遲盤管360中之樣品溶液藉由測試樣品注入幫浦320之排放操作被排放，以藉此儲存於測試樣品儲存部370中。
將參照第6圖依序闡述根據本發明第二實例性實施態樣(包括自動地儲存測試樣品之過程)之離子成分量測步驟。
首先，在步驟1)中，藉由測試樣品注入幫浦320之裝載操作將經由引入通道301自一晶圓掃描部200引入之樣品溶液裝載於延遲盤管360中(箭頭1)。隨後，在步驟2)中，打開位於測試樣品儲存部370之前端處之一閥，且藉由測試樣品注入幫浦320之排放操作將填充於延遲盤管360中之樣品溶液引入至並儲存於測試樣品儲存部370中。
此處，在其中分析部如第6圖中所例示由多個通道構成之情形中，每通道皆可設置測試樣品儲存部370，且儲存於延遲盤管360中之樣品溶液可被分開並儲存至二個測試樣品儲存部370中(箭頭2及3)。
另一選擇為，可藉由以下方式在二個通道中量測並分析同一測試樣品：將儲存於連接至二個通道中之一者之測試樣品儲存部370中之測 試樣品裝載於測試樣品注入幫浦320上，並將測試樣品注入至連接至各該通道之樣品迴路中。
此處，延遲盤管之前端部處可設置有一流量控制閥380，其中流量控制閥380係控制沿至少二個方向之流體流量之閥。雖然第6圖中例示設置於延遲盤管之前端部處之流量控制閥380，但流量控制閥380亦可設置於延遲盤管之後端部處，或設置於延遲盤管之前端部及後端部二者處。亦即，可在測試樣品注入閥310與測試樣品注入幫浦320間之通道中設置至少一個流量控制閥380。
此外，流量控制閥380亦可連接至一排放通道381，俾使溶液可視需要被排放。詳細而言，排放通道381可用於在利用超純水、高純度氣體等清潔其中有樣品溶液流動之通道(在儲存或分析測試樣品後)後排放溶液或氣體。
最後，在步驟3)中，在一預定時間後分析儲存於測試樣品儲存部370中之樣品溶液，或由工作人員回收樣品溶液並藉由一單獨分析設備進行分析或者用於其他目的。
亦即，在本發明之第二實例性實施態樣中，當因偵測器出故障等而不可能分析藉由掃描晶圓上之污染物獲得之測試樣品時，控制部容許測試樣品被自動地儲存於測試樣品儲存部370中而非將測試樣品朝偵測器轉移。由於藉由一次掃描晶圓獲得之測試樣品係無法再次獲得之可棄式樣品，因而測試樣品係重要的。因此，可藉由在因分析條件不恰當而不可能執行分析或難以執行準確分析時容許測試樣品被自動地儲存來防止資料丟失。
另一選擇為，測試樣品不被自動量測，而是依照工作人員之命令儲存於測試樣品儲存部370中，使得甚至在使用另一分析設備分析測試樣品而非由分析部300進行自動量測、或者將測試樣品用於其他目的之情形中，亦可回收測試樣品。
第7圖例示本發明之第三實例性實施態樣。在本發明之第三實例性實施態樣中，類似於在本發明之第二實例性實施態樣中，可自動地儲存測試樣品。然而，在第三實例性實施態樣中，設置複數個測試樣品儲存部370，俾使測試樣品可儲存於一所需測試樣品儲存部370中。另外，亦將在本文中闡述一種清潔通道之方法。
根據本發明第三實例性實施態樣之量測設備可包括一或多個測試樣品儲存部370、或者一或多個標準溶液注入部20。舉例而言，如第7圖中所例示，設置複數個測試樣品儲存部370，使得較佳藉由以下方式來將與相應晶圓對應之不同樣品溶液儲存於相應測試樣品儲存部370中：每一晶圓使用一個測試樣品儲存部，俾使各該晶圓之固有污染特性得以維持。
此外，如第7圖中所例示，亦可設置複數個標準溶液注入部20，使得可分別注入具有不同濃度之標準溶液，且各標準溶液注入部20及各測試樣品儲存部370可被並聯設置。
此處，在該等標準溶液注入部20及/或該等測試樣品儲存部370之間更設置一選擇閥390。選擇閥390用於依據一控制訊號來選擇性地容許一引入通道301之中間部與該等標準溶液注入部20及該等測試樣品儲存部370中之任一者彼此連通。
舉例而言，選擇閥390可包括：一固定通道391，與引入通道 301之中間部連通；一單元閥392，設置於固定通道391上；以及一可移動通道393，被安裝成可沿X軸線方向、Y軸線方向及Z軸線方向中之至少一個方向自由移動，俾使單元閥392與選自各標準溶液注入部20及各測試樣品儲存部370之任一者彼此連通。因此，可藉由控制單元閥392及可移動通道393來選擇所需標準溶液注入部20或所需測試樣品儲存部370。
作為實例，在其中需要注入用於校準之標準溶液之情形中，移動可移動通道393並將其連接至與具有所需濃度之標準溶液對應之標準溶液注入部20，且可藉由打開設置於對應固定通道391中之單元閥392將標準溶液引入至測試樣品注入閥310中。
然而，根據本發明，作為選擇閥390，可不受限制地使用任何閥，只要可如上所述選擇性地將一個通道與複數個儲存部中之任一者彼此連接即可，且選擇閥可係電磁閥、選擇閥及自動取樣器中之任一者。
此外，如同在第二實例性實施態樣中，測試樣品儲存部370及標準溶液注入部20可被個別地定位並由各該閥控制。
同時，在本發明中，較佳對其中將有樣品溶液流動之通道或其中已有樣品溶液流動之通道進行清潔。具體而言，倘若一直連接至延遲盤管360及測試樣品儲存部370之通道中存在外來材料，則在樣品溶液被排放以藉此儲存於測試樣品儲存部370中時，該通道可受到污染。為防止發生如上所述之污染，在裝載藉由掃描晶圓獲得之樣品溶液之前，需要進行如下過程：將超純水或高純度氣體注入至其中將有樣品溶液流動之通道中，以容許所注入之超純水或高純度氣體在該通道中流動，然後排放超純水或高純度氣體以清潔該通道。
為此，如第7圖中所例示，一流量控制閥380可定位於測試樣品注入閥310與測試樣品注入幫浦320之間且連接至其中將被注入超純水之一超純水注入部30，藉此使得可控制超純水之注入。作為參考，亦可注入高純度氣體而非超純水。
作為清潔過程之特定實例，在將超純水或高純度氣體注入至各測試樣品儲存部370中之任一者中之後，藉由控制選擇閥390而經由測試樣品注入幫浦來裝載對應測試樣品儲存部370中之超純水或高純度氣體，然後排放至與流量控制閥380連接之排放通道381。另一選擇為，將超純水自超純水注入部30裝載至測試樣品注入幫浦320，然後藉由控制流量控制閥380一直排放至測試樣品儲存部370。此處，所排放之溶液(或氣體)被廢棄至緊鄰測試樣品儲存部370之一排放埠。可藉由上述過程來預先清潔欲儲存於測試樣品儲存部370中之樣品溶液將在其中流動之管路。同時，可用一般通道來代替延遲盤管，延遲盤管係為了吸取測試樣品而連接之通道。
此外，在本發明中，除測試樣品儲存部370與延遲盤管360間之通道以外，較佳亦清潔在整個量測過程期間其中有樣品溶液流動之所有路徑。亦即，在掃描晶圓後，對分析部的自掃描噴嘴經由引入通道至偵測器的其中有樣品溶液流動之所有路徑進行清潔。
在下文中，將參照第7圖簡要地闡述根據本發明第三實例性實施態樣(包括自動地儲存測試樣品之過程)，晶圓之表面上之離子污染物之量測方法。
首先，藉由掃描被裝載於一掃描載臺上之晶圓之表面來捕獲離子污染物。單獨地，藉由測試樣品注入幫浦320自超純水注入部30裝載超純水(或高純度氣體)，俾使一直通至選定測試樣品儲存部370之通道被清 潔。此後，藉由測試樣品注入幫浦320之裝載操作將其中捕獲污染物之測試樣品裝載於延遲盤管360中，且藉由控制選擇閥來打開選自各測試樣品儲存部370之任一者。然後，藉由測試樣品注入幫浦320之排放操作將填充於延遲盤管360中之樣品溶液引入至並儲存於所連接之測試樣品儲存部370中。接下來，在清潔其中已有樣品溶液流動之路徑後，可裝載一新晶圓，且可重複上述過程。
同時，如在第二實例性實施態樣及第三實例性實施態樣中所述，可將藉由掃描晶圓獲得之樣品溶液自動地儲存於測試樣品儲存部370中，但如同在第一實例性實施態樣中，亦可將藉由測試樣品注入幫浦320裝載並填充於延遲盤管360中之測試樣品注入至樣品迴路311中，俾使測試樣品中所含有之離子成分亦可藉由管柱330、抑制器340及偵測器250來進行量測及分析。
因此，獨立於離子成分量測步驟，可使用第6圖或第7圖中所例示之分析部300之構造來更執行一測試樣品儲存步驟。測試樣品儲存步驟係於在量測測試樣品之離子成分後延遲盤管360中存留有測試樣品之情形中視需要容許剩餘之測試樣品儲存於測試樣品儲存部370中的步驟、或者係在量測離子成分之前容許延遲盤管360中之全部測試樣品中的一預定量之測試樣品儲存於測試樣品儲存部370中的步驟。當因在分析過程期間出現差錯等而需要再次量測同一測試樣品時，可使用所儲存測試樣品。
同時，除使用延遲盤管作為連接通道並將測試樣品儲存於延遲盤管中之方法以外，亦可使用一注射幫浦320b注入測試樣品，以藉此裝載並儲存於測試樣品儲存部370中，或者在注入測試樣品後，可經由測試樣品注入閥310將測試樣品直接注入至樣品迴路中。
第8圖例示本發明之第四實例性實施態樣，其類似於第7圖中所例示之第三實例性實施態樣，只不過分析部300之構造略有不同。將參照第8圖闡述根據本發明第四實例性實施態樣之一離子成分量測步驟(S300)。
首先，如第8圖中所例示，一分析部300之一測試樣品注入幫浦320可由第一測試樣品注入幫浦320a及第二測試樣品注入幫浦320b構成。類似於在上述實例性實施態樣中，第一測試樣品注入幫浦320a被設置成使得一引入通道301中之流體可穿過一測試樣品注入閥310，以藉此被裝載。
此外，第二測試樣品注入幫浦320b與引入通道301之中間部連通，以藉此連接至引入通道301，俾使引入通道301中之流體被直接裝載。
另外，引入通道301與第二測試樣品注入幫浦320b之間設置有連接至測試樣品儲存部370之一選擇閥390，俾使測試樣品可被自動地儲存。在此種情形中，較佳在選擇閥390與第二測試樣品注入閥320b之間設置一延遲盤管360。
延遲盤管可係一連接通道，且可藉由測試樣品注入幫浦320將自動儲存之測試樣品裝載並注入至測試樣品注入閥310中。在此種情形中，在測試樣品被裝載後，較佳用超純水來洗滌測試樣品注入幫浦以用於分析下一測試樣品。
亦即，當經由引入通道301引入藉由掃描晶圓獲得之測試樣品時，類似於在第一實例性實施態樣中，藉由第一測試樣品注入幫浦320a之裝載操作將測試樣品填充於樣品迴路311中，且最後，可藉由偵測器350偵測離子成分。另一選擇為，在自動地儲存測試樣品之情形中，藉由第二 測試樣品注入幫浦320b將引入至引入通道301中之測試樣品裝載於延遲盤管360中，且當藉由控制選擇閥390而打開所需測試樣品儲存部370時，延遲盤管360中之測試樣品被排放，以藉此儲存於選定之測試樣品儲存部370中。
此外，如第8圖中所例示，在引入通道301與第二測試樣品注入幫浦320b之間設置有如上所述之一流量控制閥380b，藉此使得可裝載測試樣品、引入超純水或N2氣體以用於清潔通道、或容許流體(廢棄物)經由一排放通道381b(在第10圖中同樣地應用排放通道381b)被排放。
第9A圖及第9B圖例示本發明之第五實例性實施態樣。當藉由掃描晶圓獲得之測試樣品被引入至引入通道301中時，藉由第二測試樣品注入幫浦320b裝載/排放測試樣品，以藉此儲存於測試樣品儲存部370中(第9A圖)。此後，經由一單獨通道L將儲存於測試樣品儲存部370中之測試樣品注入至測試樣品注入閥310中，以藉此進行量測及分析(第9B圖)。
此處，如第9B圖中所例示，通道L亦可用以選擇性地連接至複數個測試樣品儲存部370中之一所欲測試樣品儲存部370。
此外，第10圖例示本發明之第六實例性實施態樣。此處，測試樣品注入幫浦320僅由如在上述實例性實施態樣中所述之第二測試樣品注入幫浦320b構成，且選擇閥390及延遲盤管360依序設置於引入通道301與第二測試樣品注入幫浦320b之間。
將簡要地闡述使用第10圖中所例示之分析部300進行之分析方法。引入至引入通道301中之樣品溶液藉由第二測試樣品注入幫浦320b被裝載於延遲盤管360中，然後被排放並引入至測試樣品注入閥310中，俾使樣品溶液可被量測及分析。此處，在藉由第二測試樣品注入幫浦320b裝載 測試樣品時，設置於測試樣品注入閥310之前端部處之閥312處於關閉狀態，且在排放測試樣品以供分析時，測試樣品自延遲盤管360被填充於測試樣品注入閥310之樣品迴路311中、然後被廢棄至排放通道381a。此後，注入一沖提劑，俾使填充於樣品迴路311中之測試樣品被注入至管柱330中並在管柱330中被分離，且在降低背景導電率值後，在偵測器350中偵測離子成分。同時，閥312可安裝於引入通道301中測試樣品注入閥310之前端部處，但亦可安裝於測試樣品注入閥310之後端部(即，排放通道381a)處。
此外，可藉由控制選擇閥390將填充於延遲盤管360中之測試樣品儲存於所需測試樣品儲存部370中，且由於此操作與上述相同，因而將不再對其予以贅述。同時，當測試樣品被排放並引入至測試樣品儲存部370中時，閥312需要處於關閉狀態。
在上文中，闡述了分析部300之各種構造、以及使得能夠分析及自動地儲存測試樣品之離子成分量測步驟。
第11圖例示根據本發明第七實例性實施態樣之一離子成分量測步驟(S300)。在根據本發明第七實例性實施態樣之量測方法中，當在樣品溶液中所捕獲之污染物之濃度顯著高時，以一預定比率稀釋、然後量測樣品溶液。在此種情形中，如第11圖中所例示，除第一實例性實施態樣中之構造以外，分析部300更包括一延遲盤管360、一流量控制閥380、一排放通道381、一第二排放通道302、及一超純水注入部30。
延遲盤管360設置於一測試樣品注入閥310與一測試樣品注入幫浦380之間，且至少一個流量控制閥380亦設置於測試樣品注入閥310與測試樣品注入幫浦380之間並連接至排放通道381。此外，超純水注入部30及第二排放通道302與一引入通道301連通，並分別藉由打開閥及關閉閥而 被打開及關閉。
在下文中，將參照第11圖闡述根據本發明第七實例性實施態樣(包括稀釋測試樣品之過程)之離子成分量測步驟。此步驟可由總共8個步驟構成。
首先，在步驟1)中，藉由一測試樣品注入幫浦320之裝載操作自一超純水注入部30將超純水裝載於一延遲盤管360中。此處，當一預定量之超純水被裝載於延遲盤管360中時，在後一步驟2)中，將超純水注入部30之打開與關閉閥關閉，隨後藉由測試樣品注入幫浦320自一晶圓掃描部200裝載樣品溶液以藉此填滿延遲盤管360之其他區及一樣品迴路311。亦即，如第11圖中所例示，在將延遲盤管360沿逆時針方向旋轉90度時，延遲盤管360處於其前部(A區)填充有樣品溶液且其後部(B區)填充有超純水之狀態。
接下來，在步驟3)中，控制一流量控制閥380，打開一排放通道381，且將測試樣品注入幫浦320之操作轉換成排放操作，俾使延遲盤管360中之溶液被部分地排放至排放通道381。然後，關閉排放通道381。
在後一步驟4)中，藉由測試樣品注入幫浦320之排放操作將超純水及樣品溶液以一預定比率填充於樣品迴路311中。亦即，當在前一步驟3)中排放處於流量控制閥380以下之溶液中之某些溶液(A區中之溶液)後關閉排放通道381時，分析部處於其中延遲盤管360中之剩餘溶液(B區中之溶液)係超純水且位於流量控制閥380以上之通道填充有樣品溶液之狀態。因此，在控制測試樣品注入幫浦320之排放操作之情形中，超純水及樣品溶液可以一所需比率(C：D)填充於樣品迴路311中。此處，在步驟2)中填充於引入通道301及測試樣品注入閥310中之樣品溶液被排放，以藉此經 由第二排放通道302排放。
在後一步驟5)中，隨著沖提劑被注入，將樣品迴路311中之測試樣品轉移至管柱330並在管柱330中進行分離，且在步驟6)中，藉由一抑制器340降低測試樣品之背景導電率值。然後，在步驟7)中，偵測測試樣品中所含有之離子成分。
最後，在步驟8)中，可藉由於在步驟7)中偵測之結果中反映步驟4)中之稀釋比以補償偵測結果來最終量測樣品溶液中之離子污染物之成分及濃度。
作為稀釋方法之另一實例，存在使用上述測試樣品儲存部370作為稀釋容器之方法。亦即，如第6至8、9A、9B、及10圖所例示來設置測試樣品儲存部370，將一預定量之超純水與樣品溶液以所需比率分別注入至測試樣品儲存部370中，藉此稀釋測試樣品。此後，以與其他實例性實施態樣中相同之方式來量測及分析測試樣品儲存部370中被稀釋之測試樣品，且最終藉由在偵測結果中反映稀釋比來補償該偵測結果。
同時，在將超純水注入至測試樣品儲存部370中以進行稀釋時，可單獨地安裝一用於供應固定量之超純水之設備(圖中未例示)。另一選擇為，如第7、8、9A、9B、及10圖中所例示，可使用測試樣品注入幫浦320或延遲盤管360分別注入超純水及測試樣品。在此種情形中，可依據預設稀釋比來自動地計算相應注入量。
第12圖例示根據本發明第八實例性實施態樣，量測離子成分之過程。在第八實例性實施態樣中，當測試樣品之濃度相較於第七實例性實施態樣係極低時，濃縮、然後分析測試樣品。由於此過程係相對簡單的， 因而將參照第12圖簡要地闡述此過程。
分析部300之構造類似於第一實例性實施態樣中之構造，但分析部300中更包括一濃縮管柱331。亦即，在樣品迴路311中之樣品溶液被轉移至一管柱330之前，樣品溶液在濃縮管柱331中被濃縮、然後被轉移至管柱330以分離測試樣品。
通常，在半導體製程中，於執行特定製程時，可知道污染物之濃度係過高還是過低，且可基於先前量測結果而知道近似濃度。
因此，在分析樣品溶液之成分及濃度之前，視樣品溶液之濃度而定，如上所述將樣品溶液與超純水以一預定比率混合以藉此進行稀釋，然後將被稀釋之樣品溶液轉移至管柱330，或者將樣品溶液注入至濃縮管柱331中並在濃縮管柱331中進行濃縮，且將被濃縮之樣品溶液轉移至管柱330。因此，可量測具有更均勻濃度之樣品溶液，俾使量測準確度可得以提高。具體而言，濃縮分析具有亦可量測微量污染物之優點。此後，如上所述，在一偵測器350中，藉由在偵測結果中反應稀釋比或濃縮比來補償偵測結果。
此外，在根據本發明第八實例性實施態樣之污染物量測設備中，在分析部300之預定位置處分別設置有各種感測器(圖中未例示)，且一控制部可基於感測器之量測值及偵測器之先前量測結果來監測各種參數。此處，在其中該等參數中之至少一者偏離預設參考值之情形中，控制部控制每一構造以將晶圓返回至一裝載埠而不掃描晶圓，或自動地儲存藉由掃描晶圓捕獲之樣品溶液而不進行分析。
此處，該參數可係選自以下之任一或多者：幫浦壓力、背景 導電率值、離子之偵測時間、基質峰值之偵測時間、測試樣品注入閥310之位置、管柱330之溫度、偵測器之溫度、測試樣品轉移感測器之量測值、及測試樣品注入幫浦之位置。
作為參考，基質峰值(matrix peak)意指藉由基質成分而偵測到之峰值。在使用基於離子層析法之測試樣品量測設備時，倘若使用其中將數種成分作為參考材料以離子狀態溶解於超純水中之溶液，則基質成分係超純水(其同樣應用於樣品溶液)。由於超純水係去離子水，因而導電率係低的，且在量測此導電率之情形中，會產生負峰值。此負峰值被稱為基質峰值。作為參考，視基質成分之性質而定，基質峰值可係正峰值或負峰值。
下文將以舉例方式闡述量測各參數中的離子之偵測時間之情形。於在偵測器350中量測藉由掃描前一晶圓獲得之樣品溶液並將離子之偵測時間與參考偵測時間進行比較時，當偵測時間偏離一誤差範圍時，不掃描下一晶圓，或不量測藉由掃描下一晶圓獲得之樣品溶液，而是使量測過程處於等待狀態。此後，可再次執行校準，或分析裝備之故障，然後，可執行量測。
根據本發明第八實例性實施態樣使用上述量測設備進行之污染物量測方法可更包括一監測步驟。
第13圖及第14圖係例示根據本發明之參數監測過程之流程圖。
如第13圖中所例示，根據本發明第九實例性實施態樣之污染物量測方法類似於在其他實例性實施態樣中而包括：一晶圓裝載步驟 (S100’)；一掃描與捕獲步驟(S300’)；以及一離子成分量測步驟(S400’)，但更包括在晶圓裝載步驟(S100’)之後進行一初級監測步驟(S200’)：藉由控制部基於各種感測器之量測值及分析部300之先前量測結果來監測各種參數。
在初級監測步驟中，當該等參數中之至少一者偏離預設參考值時，所裝載晶圓不被掃描，而是被返回至一裝載埠或被載出。另一選擇為，在某些情形中，藉由掃描晶圓捕獲樣品溶液(當與掃描晶圓相關聯之參數處於預設參考值內時)，且將所捕獲溶液自動地轉移並儲存於測試樣品儲存部中而不進行量測及分析。
另外，當該等參數未偏離預設參考值時，可執行下一步驟而不進行特定過程，使得可對晶圓執行掃描及捕獲，且可藉由分析部對離子成分執行量測及分析。
此外，除初級監測步驟以外，第14圖中所例示之量測方法更包括一第二監測步驟。亦即，第14圖中所例示之量測方法包括：一晶圓裝載步驟(S100”)；一初級監測步驟(S200”)；一掃描與捕獲步驟(S300”)；以及一離子成分量測步驟(S500’)，且更包括在掃描與捕獲過程(S300”)之後進行一次級監測步驟(S400”)：由一控制部藉由與上述之初級監測步驟(S200’)中相同之方法來監測參數。
在次級監測步驟中，當該等參數中之至少一者偏離預設參考值時，不分析其中在掃描與捕獲步驟中預先捕獲污染物之樣品溶液而是單獨地儲存樣品溶液，或使量測處於等待狀態，且當該等參數未偏離預設參考值時，隨後執行下一步驟。
不同於根據先前技術的晶圓表面上之金屬污染物之分析設備，根據本發明之量測設備及方法被設計成用於量測並分析離子污染物。如上所述，在半導體製程期間，來自在製程中使用之化學品或來自空氣之例如NH4 +及Cl-等離子污染物會存留於晶圓之表面上。然而，由於在根據先前技術之金屬污染物分析設備中，藉由氣相分解單元等移除晶圓表面上之氧化物膜，因而如上所述，金屬污染物分析設備並不適用於量測離子污染物。
根據本發明之量測設備具有如下優點：該量測設備可藉由包括分析部300而量測存在於晶圓之表面上之離子污染物，分析部300能夠在無氣相分解單元之條件下分析離子成分。亦即，由於可幾乎即時地監測污染物，因而可藉由減少半導體裝置之缺陷來提高生產良率。
如上所述，在半導體製程期間，來自在製程中使用之化學品或來自空氣之例如NH4 +及Cl-等離子污染物會存留於晶圓之表面上。然而，由於在根據先前技術的晶圓表面上之污染物之量測設備中，藉由使用HF及使用化學水溶液(例如HF、H2O2、HCl或H2SO4)作為液滴進行分解來移除晶圓之表面上之氧化物膜，因而可分析晶圓上之金屬成分，但在分析離子成分時，因基質之影響而需要數個稀釋過程。因此，系統可變得複雜，難以量測精確濃度，在離子成分之量係微量時不易於偵測離子成分。
與根據先前技術之設備相較，根據本發明用以量測並分析存在於晶圓之表面上之離子污染物之量測設備及方法具有可有效地分析離子成分之優點。另外，由於可幾乎即時地監測污染物，因而可藉由減少半導體裝置之缺陷來提高生產良率。
此外，本發明具有如下優點：當因分析條件不恰當而不可能 執行分析或難以執行準確分析時，可藉由容許測試樣品被自動地儲存而防止資料丟失。
另外，可藉由在量測之前依據樣品溶液中污染物之濃度將樣品溶液稀釋或濃縮來量測具有均勻濃度之樣品溶液，藉此使得可提高量測準確度。在濃縮分析之情形中，存在亦可量測微量污染物之優點。
此外，存在如下優點：可選擇性地量測晶圓之邊緣(側表面)及後表面以及晶圓之前表面中之污染水準。
本發明並非僅限於上述實例性實施態樣，而是可以各種方式應用，且可以各種方式加以潤飾，此並不背離申請專利範圍中所主張的本發明之主旨。
工業實用性
本發明可用於在半導體裝置之生產製程中監測晶圓之表面上之污染物。

Claims (20)

  1. 一種晶圓之表面上之離子污染物之量測設備，用於在半導體製程期間量測吸附或存留於晶圓之表面上之離子污染物，該量測設備包含：一晶圓掃描部(wafer scanning part)，包括晶圓以未被氣相分解之狀態裝載於其上之一掃描載臺，且在晶圓被裝載時使用一掃描噴嘴來掃描並捕獲晶圓之表面上之離子污染物；以及一分析部(analysis part)，分析由晶圓掃描部捕獲之樣品溶液中所含有之離子污染物，其中該分析部包括：一引入通道(introduction channel)，用於校準之標準溶液或樣品溶液被引入至該引入通道中；一測試樣品注入閥(test sample injection valve)，包括一樣品迴路，一沖提劑(eluent)、以及該標準溶液及該樣品溶液中之任一測試樣品被注入至該樣品迴路中；一測試樣品注入幫浦(test sample injection pump)，將測試樣品或標準溶液轉移至該樣品迴路中，或者將測試樣品或標準溶液注入至該樣品迴路中；一管柱(column)，測試樣品自該測試樣品注入閥被注入至該管柱中且在該管柱中發生測試樣品中各成分之相分離；一抑制器(suppressor)，降低測試樣品之背景導電率值；以及一偵測器，偵測穿過該抑制器之該測試樣品中所含有之離子成分。
  2. 如請求項1所述之量測設備，其中該晶圓掃描部更包括：該掃描噴嘴以其中形成於該噴嘴上之一掃描溶液係接觸晶圓之表面之狀態掃描晶圓之表面；以及 一掃描臂，沿X軸線方向、Y軸線方向及Z軸線方向中之至少一個方向轉移或旋轉該掃描噴嘴。
  3. 如請求項2所述之量測設備，其中該晶圓掃描部更包括將晶圓之位置對準之一對準器，並將位置經對準之晶圓裝載於該掃描載臺上。
  4. 如請求項1所述之量測設備，其中在該晶圓掃描部中，在掃描並捕獲存在於晶圓之側表面上之離子污染物時，晶圓或該掃描噴嘴之方向被改變成使得該噴嘴之軸線與晶圓之平面表面彼此平行或彼此垂直。
  5. 如請求項1所述之量測設備，其中該分析部更包括一測試樣品儲存部(test sample storage)，自該引入通道引入的一預定量之樣品溶液藉由該測試樣品注入幫浦之裝載操作被填充於該測試樣品儲存部中，且所儲存之樣品溶液藉由該測試樣品注入幫浦之排放操作被引入於該測試樣品儲存部中以藉此被儲存。
  6. 如請求項1或5所述之量測設備，其中該分析部更包括一噴嘴洗滌部(nozzle washing part)，該噴嘴洗滌部在由該掃描噴嘴捕獲之樣品溶液被轉移至該分析部時洗滌該掃描噴嘴。
  7. 如請求項1或5所述之量測設備，其中該分析部更包括一二通閥或一具有多於二個通路之閥，以清潔注射幫浦及通道。
  8. 如請求項1或5所述之量測設備，其中在該分析部中，在藉由該測試樣品注入幫浦之裝載操作裝載自該引入通道引入之樣品溶液後，將該測試樣品注入至一注入器中。
  9. 如請求項1或5所述之量測設備，其中該分析部更包括至少一個流量控制 閥，該流量控制閥控制沿二或更多個方向之一流體流量且設置於該測試樣品注入閥與該測試樣品注入幫浦間之一通道中。
  10. 如請求項1或5所述之量測設備，其中該分析部包括用於分別注入不同濃度之標準溶液之複數個標準溶液注入部，或用於分別儲存不同樣品溶液之複數個測試樣品儲存部，以及該量測設備更包含一選擇閥(selector valve)，該選擇閥選擇性地容許該引入通道之中間部與該等標準溶液注入部及該等測試樣品儲存部其中之任一者彼此連通。
  11. 如請求項1或5所述之量測設備，更包含一控制部，該控制部基於分別設置於該分析部之預定位置處之感測器的量測值以及該偵測器之先前量測結果來監測各種參數，並控制每一構造以在此等參數至少其中之一偏離預設參考值時將該晶圓返回至一裝載埠(load port)而不掃描該晶圓，或自動地儲存藉由掃描該晶圓所捕獲之樣品溶液而不進行分析。
  12. 如請求項1或5所述之量測設備，其中視樣品溶液之濃度而定，該分析部在將樣品溶液與超純水以一預定比率混合以稀釋樣品溶液或將樣品溶液注入至一濃縮管柱(enrichment column)中以將樣品溶液濃縮之後，將樣品溶液轉移至該管柱，以及該偵測器藉由在一偵測結果中反映稀釋比或濃縮比來對偵測結果進行補償。
  13. 一種藉由使用一機器人並使用如請求項1或5所述之量測設備將晶圓自動地裝載於一前開式統一標準盒(front opening united pod；FOUP)中 來掃描並分析晶圓之表面上之離子污染物的污染物量測系統。
  14. 一種晶圓之表面上之離子污染物之量測方法，係使用如請求項1至12中任一項之量測設備或如請求項13之量測系統，在半導體製程期間量測吸附或存留於晶圓之表面上之離子污染物，該量測方法包含：一晶圓裝載步驟，以其中晶圓未被氣相分解之狀態將晶圓裝載於一掃描載臺上；一掃描與捕獲步驟，藉由包括一掃描噴嘴之一晶圓掃描部掃描並捕獲晶圓上之離子污染物；以及一離子成分量測步驟，藉由一分析部量測樣品溶液中所含有之離子成分。
  15. 如請求項14所述之量測方法，更包含在該掃描與捕獲步驟之後進行一掃描噴嘴洗滌與等待步驟，將該掃描噴嘴移動至一噴嘴洗滌部並週期性地或連續地洗滌該掃描噴嘴然後等待。
  16. 如請求項14所述之量測方法，其中該離子成分量測步驟包括：2-1)藉由一測試樣品注入幫浦將自一引入通道引入之樣品溶液裝載於該延遲盤管中；2-2)藉由該測試樣品注入幫浦之排放操作將填充於該延遲盤管中之樣品溶液引入至一測試樣品儲存部中，以藉此儲存於該測試樣品儲存部中；以及2-3)在一預定時間之後藉由該分析部量測並分析儲存於該測試樣品儲存部中之樣品溶液，或收集該樣品溶液以使用一單獨分析設備來量 測並分析該樣品溶液。
  17. 如請求項14所述之量測方法，其中該離子成分量測步驟包括：3-1)藉由一測試樣品注入幫浦將超純水裝載於在該測試樣品注入幫浦之一前端部處設置之一延遲盤管中；3-2)隨後，當一預定量之超純水被裝載於該延遲盤管中時，自該晶圓掃描部裝載樣品溶液；3-3)藉由該測試樣品注入幫浦之排放操作將該延遲盤管中之該溶液部分地排放至一排放通道，然後關閉該排放通道；3-4)藉由該測試樣品注入幫浦之排放操作將該超純水與該樣品溶液以一預定比率填充於一樣品迴路中；3-5)注入一沖提劑以將樣品迴路中之測試樣品自測試樣品注入閥轉移至一管柱，並分離該測試樣品；3-6)藉由一抑制器降低測試樣品之背景導電率值；3-7)偵測穿過該抑制器之測試樣品中所含有之離子成分；以及3-8)藉由在步驟3-7)中之偵測結果中反映步驟3-4)之稀釋比來對偵測結果進行補償。
  18. 如請求項14所述之量測方法，更包含在該晶圓裝載步驟之後進行一初級監測步驟，藉由一控制部基於分別設置於該分析部之預定位置處之感測器的量測值以及該分析部之先前量測結果來監測各種參數，其中在該初級監測步驟中，當這些參數中之至少一者偏離預設參考值時，不掃描該晶圓，或者將在該掃描與捕獲步驟中捕獲之樣品溶液自 動地轉移並儲存於一測試樣品儲存部中而不進行分析，且當該等參數未偏離預設參考值時，執行下一步驟。
  19. 如請求項18所述之量測方法，更包含在該掃描與捕獲步驟之後進行一次級監測步驟，藉由該控制部使用與該初級監測步驟中相同之方法來監測該等參數，其中在該次級監測步驟中，當這些參數中之至少一者偏離預設參考值時，儲存在該掃描與捕獲步驟中捕獲之樣品溶液而不進行分析，且當該等參數未偏離預設參考值時，執行下一步驟。
  20. 一種晶圓之表面上之離子污染物之量測方法，用於在半導體製程期間量測吸附或存留於晶圓之表面上之離子污染物，該量測方法包含：一晶圓裝載步驟，以其中晶圓未被氣相分解之狀態將晶圓裝載於一掃描載臺上；一掃描與捕獲步驟，藉由包括一掃描噴嘴之一晶圓掃描部掃描並捕獲晶圓上之離子污染物；一測試樣品儲存步驟，將填充於該分析部之一延遲盤管(delay coil)中之測試樣品儲存於一選定之測試樣品儲存部中；以及一離子成分量測步驟，藉由一分析部量測樣品溶液中所含有之離子成分。
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