TWI692049B - 晶圓表面檢測前處理裝置及應用其之晶圓表面檢測設備 - Google Patents

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Abstract

本案係揭露一種晶圓表面檢測前處理裝置，包含：一腔室；一支撐構件，設置於該腔室的內部；一霧化器，連接於該腔室的一側面；一冷卻構件，連接於該腔室的底部；以及一頂蓋，設置於該腔室的頂部。藉此，由於本實施例之晶圓表面檢測前處理裝置包含該冷卻構件，不需要額外加裝抽氣裝置，便可快速地將該腔室中剩餘的氫氟酸收集於底部，相較於先前技術採用抽氣的方式能有效節省成本並有效節省時間。

Description

晶圓表面檢測前處理裝置及應用其之晶圓表面檢測設備
本發明係關於一種晶圓表面檢測前處理裝置及應用其之晶圓表面檢測設備，更特別的是關於一種用於檢測晶圓表面的金屬不純物所使用的晶圓表面檢測前處理裝置及應用其之晶圓表面檢測設備。
隨著半導體裝置於日常生活的普及程度提高以及半導體製程的日益精進，半導體晶圓可容許的金屬雜質濃度也越來越低，因而，半導體製程中進行晶圓表面金屬雜質分析係為不可或缺的檢測項目。
一般而言，係透過氣相分解(Vapor Phase Decomposition,VPD)技術，先以氫氟酸(Hydrofluoric acid,HF)蝕刻晶圓表面的二氧化矽，待二氧化矽與氫氟酸反應並逸散後，再收集晶圓表面之金屬雜質並進行分析。
由於氫氟酸有劇毒，其所釋出的氟離子腐蝕力很強，一旦接觸、暴露在氫氟酸中可能導致心、肝、腎和神經系統的嚴重甚至是致命損傷，故一般需於上述檢測過程使用的容器加裝抽氣裝置，將未與二氧化矽反應的氫氟酸完全抽離後，才可打開容器對晶圓進行後續檢測動作。
然而，加裝抽氣裝置不僅增加成本，等待抽氣完成的過程也相當耗時。有鑑於此，如何提出一種晶圓表面檢測前處理裝置，以有效解決前述問題，將是本發明所欲積極揭露之處。
本發明之一目的在於提出一種用於檢測晶圓表面的金屬不純物所使用的晶圓表面檢測前處理裝置及應用其之晶圓表面檢測設備，不需要額外設置抽氣設備便能快速收集氫氟酸，能有效解決先前技術由於加裝抽氣裝置而增加成本且耗時的問題。
為達上述目的及其他目的，本發明提出一種晶圓表面檢測前處理裝置，包含：一腔室；一支撐構件，設置於該腔室的內部；一霧化器，連接於該腔室的一側面；一冷卻構件，連接於該腔室的底部；以及一頂蓋，設置於該腔室的頂部。
於本發明之一實施例中，該冷卻構件為一水冷腔體。
於本發明之一實施例中，該支撐構件係由複數支撐柱所組成。
於本發明之一實施例中，該晶圓表面檢測前處理裝置的材質為PFA複合塑膠。
為達上述目的及其他目的，本發明提出一種晶圓表面檢測設備，包含：前述之晶圓表面檢測前處理裝置；以及一檢測裝置，用於檢測經由該晶圓表面檢測前處理裝置處理後的晶圓。
藉此，由於本實施例之晶圓表面檢測前處理裝置包含該冷卻構件，不需要額外加裝抽氣裝置，便可快速地將該腔室中剩餘的氫氟酸收集於底部，相較於先前技術採用抽氣的方式能有效節省成本並有效節省時間。
1:晶圓表面檢測設備
100:晶圓表面檢測前處理裝置
10:腔室
11:可活動側壁
20:支撐構件
21:支撐柱
30:霧化器
40:冷卻構件
50:頂蓋
90:晶圓
91:矽基板層
93:二氧化矽層
95:金屬不純物
200:檢測裝置
〔圖1〕係為本發明一實施例之晶圓表面檢測前處理裝置的示意圖。
〔圖2〕係為本發明一實施例之晶圓表面檢測前處理裝置另一角度的示意圖。
〔圖3A〕~〔圖3C〕係為以氫氟酸對晶圓進行表面處理的各階段的示意圖。
〔圖4〕係為示意本發明一實施例之晶圓表面檢測設備的方塊圖。
為充分瞭解本發明，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的目的、特徵及功效。須注意的是，本發明可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明所附之圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的申請專利範圍。說明如後：圖1係為本發明一實施例之晶圓表面檢測前處理裝置100的示意圖。該晶圓表面檢測前處理裝置100係為用於檢測晶圓表面的金屬不純物之前端作業使用的晶圓表面檢測前處理裝置。
如圖1所示，在本實施例中，該晶圓表面檢測前處理裝置100包含一腔室10、一支撐構件20、一霧化器30、一冷卻構件40以及一頂蓋50。該支撐構件20設置於該腔室10的內部。該霧化器30連接於該腔室10的一側面。該冷卻構件40連接於該腔室10的底部。該頂蓋50設置於該腔室10的頂部。
該支撐構件20係用於支撐待檢測的一晶圓。圖2係為本發明一實施例之晶圓表面檢測前處理裝置100另一角度的示意圖。如圖2所示，該支撐構件20係由複數支撐柱21所組成，該等支撐柱21的設計可最小化與晶圓的接觸面積，但仍能使晶圓穩固地支撐於其上方。然而，圖2所繪之支撐構件20僅為本發明之一示例，該支撐構件20的形式、該等支撐柱21的排列與數量並未限制於此示例。
該霧化器30係用於將氫氟酸導入該腔室10內並霧化，使氫氟酸噴灑於待檢測之晶圓的表面。
在本實施例中，該腔室10具有一可活動側壁11，在該可活動側壁11如圖2所示為開啟狀態時，可將晶圓放入該腔室10中，或者將晶圓自該腔室10取出。但本發明並未限定於此，在某些實施例中，該頂蓋50可活動地設置於該腔室10的頂部，當該頂蓋50為開啟狀態時，可將晶圓放入該腔室10中，或者將晶圓自該腔室10取出。
圖3A~圖3C係為以氫氟酸對晶圓90進行表面處理的各階段的示意圖。如圖3A所示，晶圓90可大致區分為矽基板層91與位於矽基板層91上的二氧化矽層93，晶圓90表面的金屬不純物95係位於二氧化矽層93。如圖3B所示，將待檢測之晶圓90放入晶圓表面檢測前處理裝置100之腔室10，並置於該支撐構件20(該等支撐柱21)上後，封閉該腔室10，並透過該霧化器30將氫氟酸導入該腔室10內並將霧化的氫氟酸噴灑於晶圓90的表面。如圖3C所示，氫氟酸可與二氧化矽層93產生反應並生成SiF4與水(SiO2+4HF→SiF4↑+2H2O)，SiF4係逸散於空氣中並留下金屬不純物95與水於矽基板層91上。
圖3B、圖3C之步驟即為氣相分解(Vapor Phase Decomposition,VPD)技術。接著，可選擇地烘乾晶圓90(即去除矽基板層91上的水)，並於後續步驟中透過例如掃瞄液等收集並檢測矽基板層91上的金屬不純物95，以達成晶圓表面的金屬雜質分析。收集並檢測金屬不純物的方式並未限定於前述採用掃描液的方式，在此不多加贅述。
同時參照圖1、圖2，在一實施例中，該冷卻構件40為一水冷腔體，透過水冷系統將該冷卻構件40降溫，可使該腔室10的底部維持在約10℃。由於氫氟酸的沸點約為19.54℃，透過該霧化器30導入該腔室10內氫氟酸蒸氣接觸該腔室10的底部後會被凝結為液態氫氟酸並保留於該腔室10的底部，使接近該腔室10底部之空間的氫氟酸蒸氣密度降低。未接觸二氧化矽層93或者未與二氧化矽層93產生反應的氫氟酸，會朝向密度較低的底部之空間移動，再由於底部的低溫被凝結為液態氫氟酸。
要注意的是，該冷卻構件40採用的冷卻方式以及設定的溫度可視實際需求而定，並未限制於上述實施方式。
在一實施例中，該晶圓表面檢測前處理裝置100的材質為PFA複合塑膠，其耐化學性佳，不易被氫氟酸蒸氣或液態氫氟酸所腐蝕。但本發明並未限定於此，其他合適的材料也可作為製造晶圓表面檢測前處理裝置100的主要材料。
由於本實施例之晶圓表面檢測前處理裝置100包含該冷卻構件40，不需要額外加裝抽氣裝置，便可將該腔室10中剩餘的氫氟酸收集於底部，能有效節省成本。此外，氫氟酸蒸氣被凝結於該腔室10底部的時間(約1分鐘)相較於先前技術採用抽氣的方式所花費的時間更短，因此能有效節省時 間。待前述步驟完成後，便可開啟該可活動側壁11(或該頂蓋50)取出晶圓或於該腔室中直接進行後續檢測步驟。
再者，將氫氟酸蒸氣凝結為液態氫氟酸並保留於該腔室10的底部，具有方便移出、免清潔等優勢。
承上述說明，由於本發明實施例之晶圓表面檢測前處理裝置100包含該冷卻構件40，不需要額外加裝抽氣裝置，便可快速地將該腔室10中剩餘的氫氟酸收集於底部，相較於先前技術採用抽氣的方式能有效節省成本並有效節省時間。
圖4係為示意本發明一實施例之晶圓表面檢測設備1的方塊圖。在本實施例中，該晶圓表面檢測設備1包含前述各實施例的晶圓表面檢測前處理裝置100以及一檢測裝置200。該檢測裝置200可對經由該晶圓表面檢測前處理裝置100進行處理後的晶圓(90)進行檢測。
舉例來說，進行處理後的晶圓(90)可被移至該檢測裝置200，該檢測裝置200提供掃瞄液於晶圓(90)的表面，可收集位於晶圓(90)表面上的金屬不純物(95)並進行檢測，以分析晶圓表面的金屬雜質。或者，晶圓(90)也可被保留於該支撐構件20(該等支撐柱21)上，僅開啟該可活動側壁11(或該頂蓋50)供該檢測裝置200深入該腔室10對經由該晶圓表面檢測前處理裝置100進行處理後的晶圓(90)進行檢測。
該檢測裝置200的形式、所包含的元件以及其操作方式並未限定於前述內容，可視實際需求進行調整。
本發明在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的 是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
100:晶圓表面檢測前處理裝置
10:腔室
20:支撐構件
30:霧化器
40:冷卻構件
50:頂蓋

Claims (5)

  1. 一種晶圓表面檢測前處理裝置，包含：一腔室；一支撐構件，設置於該腔室的內部；一霧化器，連接於該腔室的一側面；一冷卻構件，連接於該腔室的底部，該冷卻構件冷卻該腔室的底部以使該霧化器所噴灑之物質凝結於該底部，並降低該底部附近的蒸氣壓以使該腔室中的該物質朝向該底部移動；以及一頂蓋，設置於該腔室的頂部。
  2. 如請求項1所述之晶圓表面檢測前處理裝置，其中該冷卻構件為一水冷腔體。
  3. 如請求項1所述之晶圓表面檢測前處理裝置，其中該支撐構件係由複數支撐柱所組成。
  4. 如請求項1所述之晶圓表面檢測前處理裝置，其中該晶圓表面檢測前處理裝置的材質為PFA複合塑膠。
  5. 一種晶圓表面檢測設備，包含：如請求項1~4中任一項所述之晶圓表面檢測前處理裝置；以及一檢測裝置，用於檢測經由該晶圓表面檢測前處理裝置處理後的晶圓。
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