TWI811622B - 半導體裝置製造過程的過濾設備 - Google Patents

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Abstract

根據本發明的一些實施例，一種過濾裝置包含一或多個過濾薄膜及圍封該一或多個過濾薄膜之一過濾器外殼。該等過濾薄膜之各者包含由一陶瓷材料製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔。該基底薄膜塗覆有一塗層材料。

Description

半導體裝置製造過程的過濾設備
本發明實施例係有關半導體裝置製造過程的過濾設備。
半導體積體電路(IC)行業已經歷快速增長。IC材料及設計之技術進展已產生多代IC，其中各代與前一代相比具有更小且更複雜之電路。然而，此等進展已增加處理及製造IC之複雜性，且為實現此等進展，需要IC處理及製造之類似發展。在積體電路演進之進程中，功能密度(即，每晶片面積之互連裝置之數目)已大體上增加，而幾何大小(即，可使用一製造過程產生之最小組件(或線))已減小。隨著半導體裝置之圖案大小變小且發展出具有新穎結構之半導體裝置，需要無污染物或無顆粒液體來製造積體電路以改良良率。過濾器(特定言之，使用點(point-of-use) (POU)過濾器)經設計以自半導體積體電路製造過程中所使用之液體、溶液及/或溶劑移除污染物或顆粒。
根據本發明的一實施例，一種在用於製造一半導體裝置之一設備中使用之過濾裝置包括：一或多個過濾薄膜；及一過濾器外殼，其圍封該一或多個過濾薄膜，其中該等過濾薄膜之各者包含由一陶瓷材料製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，且該基底薄膜塗覆有一塗層材料。
根據本發明的一實施例，一種液體供應系統包括：一半導體晶圓處理設備；一液體槽，其經構形以儲存用於製造一半導體裝置之一液體；一液體供應系統，其用於將該液體自該液體槽供應至該半導體晶圓處理設備；及一使用點(POU)過濾裝置，其放置於該液體供應系統上，其中該POU過濾裝置包含：一或多個過濾薄膜；及一過濾器外殼，其圍封該一或多個過濾薄膜，該等過濾薄膜之各者包含由陽極氧化鋁製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，且該基底薄膜塗覆有一塗層材料。
根據本發明的一實施例，一種清潔一過濾裝置之方法包括：判定是否應清潔該過濾裝置；及在判定應清潔該過濾裝置之後，使一清潔溶液在一相反方向上流動通過該過濾裝置，其中該過濾裝置包含：一過濾薄膜；及一過濾器外殼，其圍封該過濾薄膜，該過濾薄膜包含由陽極氧化鋁製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，且該基底薄膜塗覆有一塗層材料。
應理解，以下揭露提供許多不同實施例或實例以實施本揭露之不同特徵。在下文描述組件及配置之特定實施例或實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且並不意欲為限制性的。例如，元件之尺寸不限於所揭示之範圍或值，而是可取決於裝置之製程條件及/或所要性質。此外，在以下描述中，一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中第一構件及第二構件形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可經形成而插入第一構件及第二構件使得第一構件及第二構件可未直接接觸之實施例。為簡單及清楚起見，各個構件可按不同比例任意繪製。
此外，為便於描述，諸如「在…下面」、「在…下方」、「下」、「在…上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述如圖中所繪示之一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係。空間相對術語旨在除圖中所描繪之定向之外亦涵蓋裝置在使用或操作中之不同定向。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或成其他定向)且因此可同樣解釋本文中所使用之空間相對描述符。另外，術語「由…製成」可意謂「包括」或「由…構成」之任一者。在一項實施例中說明之材料、構形、尺寸及/或製程可應用於其他實施例，且可省略其等之詳細描述。
在積體電路之製造中使用各種流體、液體或溶液，諸如光阻劑、顯影劑、濕式蝕刻劑、清潔溶液、用於化學機械拋光之漿液等。此等流體需要實質上不具有污染物及/或顆粒。使用過濾器來移除污染物及/或顆粒。特定言之，使用點過濾器被設計為自積體電路製造中使用之流體移除污染物之最後機會。一使用點過濾器處理待在一局部製造步驟中立即利用之流體。積體電路之製造涉及其中將矽晶圓反復地暴露於諸如微影、蝕刻、摻雜及金屬之沉積(deposition)之製程的多個步驟。在全部此等步驟各處，必須維持及/或明確言之控制矽及其表面之半導電性質。污染物可更改矽之半導電性質或干擾預期電路設計，藉此降低積體電路之良率。因此，小至0.1微米之顆粒可導致一半導體元件之故障。一顆粒可阻止一線之完成或一顆粒可跨兩條線橋接。污染物可直接在矽表面上或其可為一遮罩表面之一污染物，從而改變所印刷之電路設計。因此，使用點過濾器必須移除將引起缺陷之微粒。
在半導體製造過程中使用之一過濾器一般包含由纖維製成之一薄膜。然而，纖維薄膜之細孔(pore)可具有隨機形狀及大小，且因此可使一些顆粒通過纖維薄膜過濾器。在一些情況中，具有7 nm之一平均細孔大小(pore size)之一纖維薄膜可使約26 nm以上之顆粒通過。
本揭露之實施例係關於一種由具有實質上均勻之細孔大小之陶瓷(諸如氧化鋁)製成之過濾薄膜及製造過濾薄膜之各種方法。
在一些實施例中，如圖1A中所展示，過濾薄膜10包含一基底薄膜15及穿過基底薄膜15之複數個貫穿孔20 (細孔)。圖1D至圖1F展示根據本揭露之各種實施例之貫穿孔20之剖面圖。在一些實施例中，一過濾薄膜塗覆有一塗層材料18，如圖1D至圖1F中所展示。
如圖1A中所繪示，當在一厚度方向上從貫穿孔之一頂部開口觀看時，可看見底部開口之至少一部分。因此，根據本揭露之實施例之過濾薄膜具有與一基於纖維之過濾薄膜之貫穿路徑不同之一貫穿路徑。在一些實施例中，複數個貫穿孔20之形狀係實質上圓形的或橢圓形的。在其他實施例中，貫穿孔之形狀係一方形、一矩形(例如，狹縫)或一多邊形(例如，六邊形)。
在一些實施例中，具有塗層材料18之複數個圓形貫穿孔20之直徑在自約10 nm至約500 nm之一範圍內，且在其他實施例中在自約50 nm至約200 nm之一範圍內。當貫穿孔20之形狀並非圓形時，可將最大直徑與最小直徑之平均值視為直徑。貫穿孔20之直徑變動(例如，三標準差(three sigma) (3σ)值)在一些實施例中在自平均直徑之約5%至約25%之一範圍內，且在其他實施例中在自約10%至約20%之一範圍內。在一些實施例中，可基於過濾薄膜10內之10個至50個孔量測來計算直徑之變動(均勻性)。在本揭露中，具有如上文所闡述之實質上均勻孔直徑(hole diameter)之過濾薄膜10可被稱為一均質過濾薄膜。此外，具有隨機孔大小(例如，直徑之變動大於30%)之一過濾薄膜可被稱為一異質過濾薄膜。基於待移除之顆粒之一大小及/或過濾薄膜之一流導來設定貫穿孔20之直徑。若貫穿孔20之大小過大，則可能無法有效地移除顆粒，且若貫穿孔20之大小過小，則待過濾之溶液或液體可能無法順暢地流動通過過濾薄膜10。
在一些實施例中，每單位面積(例如，每平方微米)之貫穿孔20之總數在自約100至約600之一範圍內，且在其他實施例中在自約200至約400之一範圍內。若每單位面積之貫穿孔之數目過小，則待過濾之溶液或液體可能無法順暢地流動通過過濾薄膜10。若每單位面積之貫穿孔之總數過大，則過濾薄膜10之強度減小且過濾薄膜可容易破裂。
在一些實施例中，複數個貫穿孔20配置成一矩陣。在一些實施例中，貫穿孔之矩陣係如圖1B中所展示之一柵格圖案。在其他實施例中，貫穿孔之矩陣係如圖1C中所展示之一交錯圖案，其中大多數貫穿孔20緊鄰六個其他貫穿孔20。在一些實施例中，當貫穿孔20具有一方形或一矩形形狀時，過濾薄膜10具有一網狀結構。在一些實施例中，當貫穿孔20具有一六邊形形狀時，過濾薄膜10具有一蜂巢形狀。在其他實施例中，貫穿孔20配置成一同心圓形配置。在一些實施例中，貫穿孔20之間距(pitch)在自約40 nm至約100 nm之一範圍內，且在其他實施例中在自約50 nm至約70 nm之一範圍內。若間距過大，則每單位面積之貫穿孔20之總數過小，且待過濾之溶液或液體可能無法順暢地流動通過過濾薄膜10。若間距過小，則過濾薄膜10之強度減小且過濾薄膜10可容易破裂。
在一些實施例中，基底薄膜15之厚度在自約50 nm至約500 nm之一範圍內，且在其他實施例中在自約100 nm至約200 nm之一範圍內。若厚度過大，則變得更難以製成貫穿孔20，且若厚度過小，則過濾薄膜10之強度減小且過濾薄膜10可容易破裂。在一些實施例中，當孔20之大小較大時，基底薄膜15之厚度較大。在一些實施例中，一深寬比(薄膜15之厚度(孔20之深度)對孔20之直徑)在一些實施例中在自約1至約100之一範圍內，且在其他實施例中在自約2至約10之一範圍內。在一些實施例中，基底薄膜15之厚度係不均勻的，且具有在1%至5%之一範圍內之一變動。
在一些實施例中，過濾薄膜10之形狀或區域係一方形、一矩形、一多邊形或一圓形。在一些實施例中，如圖1D中所展示，貫穿孔20具有一筆直剖面(矩形剖面)。在其他實施例中，如圖1E中所展示，貫穿孔20具有一漸縮剖面，其在一個側處具有比另一側處大之一開口。在一些實施例中，相對於水平面(例如，基底薄膜之表面)，錐角大於約80度且小於90度。當貫穿孔20具有一漸縮形狀時，貫穿孔之直徑被定義為前表面或後表面處之較小開口。在某些實施例中，貫穿孔20在頂部邊緣及/或底部邊緣處具有倒角邊緣，如圖1F中所展示。倒角部分之各者之厚度係基底薄膜15之總厚度之約2%至10%。在一些實施例中，組合如圖1E中所展示之漸縮形狀與圖1F中所展示之倒角形狀。當貫穿孔20具有一倒角形狀時，貫穿孔之直徑被定義為基底薄膜之厚度之中心處之直徑。
在一些實施例中，基底薄膜15之材料係由一無機材料製成，包含一陶瓷材料(諸如氧化鋁、氮化矽或碳化矽)或一玻璃材料。在一些實施例中，將陽極氧化鋁用作基底薄膜。陽極氧化鋁係氧化鋁之一自組織形式，其具有由均勻及平行細孔之高密度陣列形成之一蜂巢狀結構。在其他實施例中，藉由使用一或多個微影及蝕刻操作來圖案化一陶瓷板。微影操作可包含一雷射干涉微影製程、一電子束微影製程或一極紫外線(EUV)微影製程。
在形成塗層材料18之前，貫穿孔20之直徑之變動(例如，三標準差(3σ)值)在一些實施例中在自平均直徑之約5%至約25%之一範圍內，且在其他實施例中在自約10%至約20%之一範圍內。
在一些實施例中，塗層材料18係一有機聚合物，諸如氟碳聚合物或具有比陽極氧化鋁高之一耐酸性或耐鹼性之任何其他適合材料。在一些實施例中，有機聚合物係一熱塑性樹脂。在一些實施例中，有機聚合物包含以下之一或多者：聚乙烯(PE)、PTFE (聚四氟乙烯)、PVDF (聚偏二氟乙烯)、PFA (四氟乙烯全氟烷基乙烯醚共聚物(polyfluoroalkoxy))、HDPE (高密度聚乙烯)、PAS (聚芳基碸)、PES (聚醚碸)、PS (聚碸)、PP (聚丙烯)及PEEK (聚醚醚酮)或其等之衍生物。在一些實施例中，塗層材料18係聚矽氧聚合物。
在其他實施例中，塗層材料18由一無機材料製成，諸如氧化矽(玻璃)、氮化矽、氮化硼、氧化鈦或具有比陽極氧化鋁高之一耐酸性或耐鹼性之任何其他適合材料。
在一些實施例中，使用塗層材料18以改良過濾薄膜之耐酸性及耐鹼性。在一些實施例中，塗層材料係藉由一沉積方法形成，諸如化學氣相沉積(CVD)、包含濺鍍之物理氣相沉積(PVD)或任何其他適合沉積方法。在其他實施例中，塗層材料係藉由一旋塗方法形成。在一些實施例中，基底薄膜15之主表面上之塗層材料之厚度在自約10 nm至約1000 nm之一範圍內，且在其他實施例中在自約50 nm至約500 nm之一範圍內。在一些實施例中，基底薄膜15之主表面上之塗層材料之厚度係不均勻的，且具有在1%至10%之一範圍內之一變動。
在一些實施例中，貫穿孔20之內側壁上之塗層材料之厚度小於基底薄膜15之主表面上之塗層材料之厚度。在一些實施例中，貫穿孔20之內側壁上之塗層材料之厚度比基底薄膜15之主表面上之塗層材料之厚度小約10%至50%。
在一些實施例中，貫穿孔20之內側壁上之塗層材料之厚度在自約5 nm至約500 nm之一範圍內，且在其他實施例中在自約10 nm至約100 nm之一範圍內。在一些實施例中，塗層材料使孔20之直徑減小達約10 nm至約200 nm。在一些實施例中，貫穿孔20之內側壁上之塗層材料之厚度係不均勻的，且具有在5%至20%之一範圍內之一變動(此大於主表面上之厚度之變動)。藉由調整塗層材料18之厚度，可調整貫穿孔之大小。
圖1F至圖1H展示根據本揭露之過濾薄膜10之掃描電子顯微鏡(SEM)影像。圖1F展示具有約200 nm之平均孔直徑之過濾薄膜10，圖1G展示具有約100 nm之平均孔直徑之過濾薄膜10，且圖1H展示具有約50 nm之平均孔直徑之過濾薄膜10。
圖2A展示根據本揭露之一實施例之一過濾裝置100。在一些實施例中，如上文所闡述之一或多個過濾薄膜放置於過濾裝置100之一過濾器主體(外殼) 101中。在一些實施例中，外殼101係一圓柱形且過濾薄膜具有一圓盤形狀。在一些實施例中，僅使用一個過濾薄膜，且在其他實施例中，使用具有相同或不同平均孔直徑之多個過濾薄膜。在一些實施例中，過濾薄膜具有相同平均直徑(設計直徑)，且在其他實施例中，過濾薄膜具有兩個或更多個不同平均直徑。在一些實施例中，當過濾薄膜具有不同平均直徑(例如，一過濾薄膜10L具有一大尺寸直徑，一過濾薄膜10M具有一中等尺寸直徑且一過濾薄膜10S具有一小尺寸直徑)時，大尺寸過濾薄膜10L安置於溶液流上游，且小尺寸過濾薄膜10S安置於溶液流下游，如圖2A中所展示。在一些實施例中，最小孔(細孔)大小小於待移除之顆粒之一目標大小。在一些實施例中，相鄰過濾薄膜之間之大小差異係約10%至50%。基於製程要求(例如，目標設計規則及經定大小以移除之目標顆粒)來選擇過濾薄膜之各者之大小。過濾裝置100中之過濾薄膜之數目在一些實施例中在自1至約100之一範圍內，且在其他實施例中在自3至約10之一範圍內。
在一些實施例中，多個過濾薄膜經堆疊以與過濾薄膜之相鄰者接觸。在其他實施例中，多個過濾薄膜配置成彼此隔開。在一些實施例中，相鄰過濾薄膜之間之空間在自約1 mm至約5 cm之一範圍內。在一些實施例中，過濾薄膜10可從過濾裝置100卸離。
在一些實施例中，將各自包含具有相同平均直徑但具有與其他過濾裝置不同之一直徑之一或多個過濾薄膜的多個過濾裝置100串聯連接。在一些實施例中，當貫穿孔20具有一漸縮形狀時，具有一較大開口直徑之側配置於溶液流之上游側處。
在一些實施例中，如圖2B中所展示，過濾薄膜10經由一連接部件17附接至過濾器外殼。在一些實施例中，連接部件17經構形以將過濾薄膜10液密(fluid tightly)附接至過濾器外殼101，使得流體必須行進通過過濾薄膜10且非圍繞過濾薄膜10。在一些實施例中，連接部件17係由一合成橡膠或含氟聚合物製成。
在一些實施例中，過濾裝置100在如圖2A中所展示之垂直方向上使用(流動方向係垂直的)，且在其他實施例中，過濾裝置100在水平方向上使用(流動方向係水平的)。在一些實施例中，流動方向係由上至下(如圖2A中所展示)，且在其他實施例中，流動方向係自下而上。取決於流動方向，可改變過濾薄膜之順序。
在一些實施例中，過濾薄膜10單獨使用或與另一類型之過濾薄膜一起使用，如圖2C、圖2D及圖2E中所展示。在一些實施例中，根據本發明實施例之過濾薄膜10與一異質過濾薄膜10F一起使用。在一些實施例中，異質薄膜10F包含具有隨機孔大小之一基於陶瓷之過濾薄膜或一基於纖維之過濾薄膜。在一些實施例中，異質薄膜10F附接至過濾薄膜10之前表面及/或後表面，如圖2C及圖2D中所展示。在其他實施例中，過濾薄膜10附接至異質薄膜10F之前表面及後表面，如圖2E中所展示。在一些實施例中，過濾薄膜10附接至基於纖維之過濾薄膜之部分。
圖2F係根據本揭露之一項實施例之一過濾裝置100。在此實施例中，使用一個過濾薄膜10且流動方向係自下而上。圖2G係根據本揭露之一項實施例之一過濾裝置100。在此實施例中，使用一或多個異質過濾薄膜10F及一或多個均質過濾薄膜10。在一些實施例中，流動方向係自下而上，且異質過濾薄膜10F定位於一上游側處。圖2H係根據本揭露之一項實施例之一過濾裝置100。在此實施例中，類似於圖2A，使用具有不同孔直徑之兩個均質過濾薄膜10S及10L。在一些實施例中，流動方向係自下而上，且大孔尺寸過濾薄膜10L定位於一上游側處。
圖3A係根據本揭露之實施例之一過濾薄膜。關於前述實施例描述之材料、製程、尺寸及/或構形可應用於以下實施例，且可省略其等之詳細描述。
如圖3A中所展示，過濾薄膜10C具有一圓柱形形狀，其具有複數個貫穿孔20A且具有一高度H1及一外徑D1。在一些實施例中，高度H1在自約10 µm至約100 µm之一範圍內。在一些實施例中，一深寬比H1/D1等於或大於0.01且小於約10。在其他實施例中，H1/D1在自約0.1至約5之一範圍內。在一圓盤形過濾薄膜(例如，10L、10M、10S)之情況中，深寬比小於0.01且大於零。圓柱形過濾薄膜10C包含複數個貫穿孔20A，類似於或相同於如上文說明之過濾薄膜10。在一些實施例中，圓柱形過濾薄膜10C係一均質過濾薄膜。在一些實施例中，貫穿孔20A之直徑在自約100 nm至約500 nm之一範圍內。貫穿孔之深寬比在自約20至約1000之一範圍內。貫穿孔之水平剖面形狀係圓形、橢圓形、六邊形、方形或其他規則或不規則形狀。
在一些實施例中，圓柱形過濾薄膜10C容納於過濾器外殼101A中，如圖3B中所展示。在一些實施例中，待過濾之溶液自一底部部分流動至過濾器外殼101A中且自頂部流動至圓柱形薄膜10C (貫穿孔)中。經過濾溶液在外殼之底部處自外殼101A流出。在一些實施例中，具有一閥之一通氣孔提供於過濾器外殼101A之頂部處。
圖3C展示一堆疊圓柱形過濾薄膜10D。堆疊圓柱形過濾薄膜10D包含各自對應於一圓柱形過濾薄膜10C之兩個或更多個圓柱形過濾薄膜10D-1至10D-2。在一些實施例中，上圓柱形過濾薄膜10D-1之貫穿孔之直徑大於下圓柱形過濾薄膜10D-2之貫穿孔之直徑。在一些實施例中，圓柱形過濾薄膜之數目可為3、4或5。
圖3D展示一堆疊圓柱形過濾薄膜10E。堆疊過濾薄膜10E包含各自對應於一圓柱形過濾薄膜10C之一或多個圓柱形過濾薄膜10E-1及一或多個異質過濾薄膜(例如，基於纖維之薄膜) 10E-2。在一些實施例中，異質過濾薄膜10E-2定位成與均質過濾薄膜10E-1相比更靠近出口。
圖3E展示一堆疊圓柱形過濾薄膜10F。在一些實施例中，一上過濾薄膜10F-1具有比下過濾薄膜10F-2小之一圓柱直徑。在一些實施例中，上過濾薄膜10F-1對應於一圓柱形過濾薄膜10C，且下過濾薄膜10F-2對應於一異質過濾薄膜。
圖4展示根據本揭露之一實施例之一過濾裝置之一示意圖。在一些實施例中，選擇性地使用兩個或更多個薄膜(板形或圓柱形)。在一些實施例中，一過濾器外殼101B容納具有不同貫穿孔之多個(例如，三個)過濾薄膜10-1、10-2及10-3。在一些實施例中，過濾薄膜之一或多者但非全部係一異質過濾薄膜。過濾薄膜之各者在入口側及/或出口側處連接至一切換閥，且切換閥由如圖4中所展示之一控制器控制。控制器取決於溶液(例如，CMP漿液)之用途而選擇一適合過濾薄膜。
圖5展示根據本揭露之實施例之使用過濾薄膜10之過濾裝置100之一應用。圖5展示用於製造一半導體裝置之一化學機械拋光(CMP)設備。在一些實施例中，CMP設備包含一可旋轉平台110、一拋光頭總成120、一化學漿液供應系統130及一墊調節器140。在一些實施例中，平台110連接至一馬達(未展示)，該馬達使平台110以一預選旋轉速度旋轉。在一些實施例中，平台110塗覆有一相對柔軟材料之一可替換拋光墊111。在一些實施例中，墊111係具有一溝槽表面之一薄聚合物圓盤，且可取決於應用而為多孔的或實心的。判定墊111之材料及實體性質之因素包含待拋光之材料(即，晶圓表面處之材料)及拋光之後之所要粗糙度。墊111可在背面上具有一壓敏黏著劑，使得墊111黏著至平台110。在拋光製程期間，取決於所拋光之材料(即，晶圓之頂表面處之材料)之類型，墊可用一適合潤滑劑材料潤濕。在一實施例中，拋光頭總成120包含一頭部121及一載體122。頭部121固持載體122，載體122繼而固持待拋光之一晶圓123。在一些實施例中，頭部121可包含用於使晶圓123相對於平台110旋轉之一馬達。在一些實施例中，晶圓123及平台110以一非同步非同心模式旋轉以提供平台110與晶圓123之間之一不均勻相對運動。總成120將一受控向下壓力施加至晶圓123以將晶圓123固持抵靠平台110。
漿液供應系統130引入一適合材料之一化學漿液135以用作墊111與晶圓123之間的一研磨介質。在一些實施例中，漿液135係研磨顆粒之一膠體，其與其他化學品(諸如防鏽劑及鹼)一起分散在水中以提供一鹼性pH。在一些實施例中，研磨顆粒係由諸如(舉例而言)矽石、氧化鈰及氧化鋁之材料製成。在一實施例中，研磨顆粒具有一大體上均勻形狀及一窄大小分佈，其中取決於其所用於之應用，一平均顆粒大小之範圍係自約10 nm至約100 nm或更大。
在CMP操作中使用之漿液係含有用於使一晶圓之表面鈍化、化學地侵蝕及拋光該表面之活性化學品及研磨劑之一研磨溶液。CMP操作中之問題之一係在漿液之混合或再循環中產生之較大漿液顆粒、聚集物(aggregates)或漿液附聚物(agglomerates)可能引起晶圓上刮痕。藉由使用一或多個過濾裝置來過濾此等較大顆粒或聚集物。
在一實施例中，漿液供應系統130包含一漿液儲存器141 (例如，槽)、一循環泵151、一第一過濾裝置104、一閥歧管箱102及一使用點(POU)過濾裝置100，其等由一導管131連接以用於將漿液135遞送至平台110頂上之拋光墊111。在一些實施例中，漿液供應系統130包含用於使漿液往返於漿液槽140循環之一循環路徑132。在一些實施例中，除第一過濾器104之外，一或多個過濾裝置亦放置於循環路徑132上。在一些實施例中，一停止閥105放置於閥歧管箱與循環路徑132之分支點之間。在一些實施例中，提供多個漿液槽且將多個漿液供應系統耦合至閥歧管箱102，藉由閥歧管箱102選擇一或多種漿液用於一CMP操作。在一些實施例中，使用利用多個過濾器之多個循環路徑。
在一些實施例中，POU過濾裝置100包含含有塗覆有一塗層材料之陽極氧化鋁基底之前述過濾薄膜10。在其他實施例中，第一過濾裝置104包含含有塗覆有一塗層材料之陽極氧化鋁基底之前述過濾薄膜10。在一些實施例中，第一過濾裝置104之過濾薄膜之平均細孔(孔)大小等於或大於POU過濾裝置100之平均細孔大小。在一些實施例中，第一過濾裝置104包含一基於纖維之過濾薄膜。
在一些實施例中，藉由使漿液在循環路徑132內循環(關閉(閉合)停止閥105)，可藉由第一過濾裝置104過濾可存在於漿液135中之顆粒。當漿液用於一CMP操作時，開啟(敞開)停止閥105，且將漿液供應至閥歧管箱102。在一些實施例中，停止閥105係使漿液之目的地在循環路徑132與CMP設備之間改變之三通閥。
在一些實施例中，閥歧管箱102包含用於調整漿液之一流速之一或多個閥及一或多個流量調節器。漿液進一步經受藉由POU過濾裝置100之過濾。可藉由POU過濾裝置100過濾可存在於漿液135中之顆粒，且將經過濾漿液供應至墊111。在一些實施例中，基於漿液之一類型、一CMP操作之一配方及/或其他製程要求來選擇POU過濾裝置100中之過濾薄膜(例如，過濾薄膜之大小)。
圖6A、圖6B及圖6C展示根據本揭露之一實施例之一過濾器清潔操作。
在一些實施例中，如圖6A中所展示，一第一三通閥106及一第二三通閥107經放置使得過濾裝置100 (POU過濾器)放置於第一三通閥與第二三通閥之間。此外，一流速監測器108放置於過濾裝置100之一出口處。在一些實施例中，流速監測器108放置於第二三通閥107與過濾裝置100之間，且在其他實施例中，流速監測器108放置於第二三通閥107下游。如圖6A中所展示，提供一控制器(控制電路) 109以自流速監測器108接收一流量訊號且控制第一及第二三通閥。在正常操作中，第一三通閥及第二三通閥經控制使得漿液流動通過過濾裝置100而至CMP設備。
如圖6B中所展示，當藉由過濾裝置100之過濾薄膜捕獲顆粒時，過濾裝置100下游處之漿液之一流速減小。當漿液之流速減小至低於一臨限值時，控制器109開始如圖6C中所展示之一清潔操作。
如圖6C中所展示，控制器109切換第一三通閥106及第二三通閥107之流動方向，使得一清潔溶液自第二三通閥107反向流動通過過濾裝置而至第一三通閥106。自第一三通閥106排出經捕獲顆粒及清潔溶液。在一些實施例中，清潔溶液係去離子水、有機溶劑(丙酮、異丙醇等)、酸性溶液及/或鹼性溶液。在一些實施例中，將與用於漿液之溶劑相同之一溶劑用作清潔溶液。在一些實施例中，以2倍至10倍大氣壓對清潔溶液進行加壓。在一些實施例中，在藉由清潔溶液在反向方向上進行清潔之後，執行藉由清潔溶液在正向方向上之一額外清潔。在一些實施例中，多次執行反向及正向方向清潔。
在清潔操作之後，將漿液供應至過濾裝置100。在一些實施例中，三通閥107在一預定時間內切換至排出側以排出過濾裝置100及流動路徑內部之清潔溶液。可藉由監測流速而控制此操作。
在其他實施例中，在不監測漿液之流速之情況下週期性地執行清潔操作。例如，在處理N個晶圓之後執行清潔操作(N係直至例如25、100或500之自然數)。在其他實施例中，每M個小時執行清潔操作(M係直至例如1、10或100之自然數)。
圖7A及圖7B繪示根據本揭露之一些實施例之控制器109之一組態。在一些實施例中，將電腦系統1000用作控制器109。在一些實施例中，電腦系統1000執行如上文所闡述之控制器之功能。在一些實施例中，電腦系統亦控制包含漿液供應系統之整個CMP設備之一操作。
圖7A係一電腦系統之一示意圖。可使用電腦硬體及在其上執行之電腦程式來實現前述實施例之製程、方法及/或操作之全部或一部分。在圖7A中，一電腦系統1000具備包含一光碟唯讀記憶體(例如，CD-ROM或DVD-ROM)驅動器1005及一磁碟驅動器1006之一電腦1001、一鍵盤1002、一滑鼠1003及一監視器1004。
圖7B係展示電腦系統1000之一內部組態之一圖。在圖7B中，除光碟驅動器1005及磁碟驅動器1006之外，電腦1001亦具備一或多個處理器，諸如一微處理單元(MPU) 1011；一ROM 1012，其中儲存諸如一啟動程式之一程式；一隨機存取記憶體(RAM) 1013，其連接至MPU 1011且其中暫時儲存一應用程式之一命令且提供一暫時儲存區域；一硬碟1014，其中儲存一應用程式、一系統程式及資料；及一匯流排1015，其連接MPU 1011、ROM 1012及類似者。應注意，電腦1001可包含用於提供至一LAN之一連接之一網路卡(未展示)。
用於引起電腦系統1000執行前述實施例中之用於控制漿液供應系統之一設備及/或CMP設備之功能的程式可儲存於插入至光碟驅動器1005或磁碟驅動器1006中之一光碟1021或一磁碟1022中，且傳輸至硬碟1014。替代地，程式可經由一網路(未展示)傳輸至電腦1001且儲存於硬碟1014中。在執行時，將程式載入至RAM 1013中。程式可自光碟1021或磁碟1022載入或直接自一網路載入。程式不一定必須包含例如一作業系統(OS)或一第三方程式以引起電腦1001執行前述實施例中之控制器109之功能。程式可僅包含一命令部分以在一受控模式中呼叫一適當功能(模組)且獲得所要結果。
圖8A及圖8B展示用於製造一半導體裝置之一液體或溶液供應系統。在一些實施例中，一液體或溶液供應系統係一光阻劑塗覆設備，其包含一光阻劑容器(例如，槽或倉) 140、一泵150及過濾裝置100。在一些實施例中，過濾裝置100放置於泵150下游(如圖8A中所展示)，且在其他實施例中，過濾裝置100放置於泵150上游(如圖8B中所展示)。如圖8A及圖8B中所展示，在由一晶圓旋轉機構130旋轉之一晶圓123上供應通過過濾裝置之光阻劑。可藉由含於過濾裝置100中之過濾薄膜10過濾可存在於光阻劑中之顆粒，且將經過濾光阻劑供應至晶圓123。在其他實施例中，一液體或溶液供應系統係一光阻劑顯影設備，其包含一顯影劑容器(例如，槽或倉) 140、一泵150及過濾裝置100。可藉由含於過濾裝置100中之過濾薄膜10過濾可存在於顯影劑中之顆粒，且將經過濾顯影劑供應至晶圓123。
在其他實施例中，一液體或溶液供應系統係一晶圓清潔或蝕刻設備，其包含用於儲存一清潔或蝕刻溶液之一溶液容器(例如，槽或倉) 140、一泵150及過濾裝置100。可藉由含於過濾裝置100中之過濾薄膜10過濾可存在於清潔或濕式蝕刻溶液中之顆粒，且將經過濾顯影劑供應至晶圓123。在一些實施例中，清潔溶液係氫氧化銨及過氧化氫之水溶液、鹽酸及過氧化氫之一水溶液、有機溶劑(例如，IPA)或在一半導體裝置之製造中使用之任何其他清潔溶液。在一些實施例中，濕式蝕刻溶液包含HF、磷酸或在一半導體裝置之製造中使用之任何其他濕式蝕刻劑。
圖6A至圖6C中所展示之過濾器清潔系統及方法可應用於圖8A及圖8B中所展示之液體或溶液供應系統。
在本發明實施例中，由於均勻貫穿孔形成於一過濾薄膜中之一基底薄膜中，故可改良顆粒捕獲率。因為由陽極氧化鋁製成之基底薄膜塗覆有一塗層，所以可將過濾薄膜與酸或鹼性溶液一起使用。此外，由於更容易控制孔大小，所以具有不同孔大小之各種過濾薄膜可有效地且容易地用於一過濾裝置中。
根據本揭露之一個態樣，一種在用於製造一半導體裝置之一設備中使用之過濾裝置包含一或多個過濾薄膜及圍封該一或多個過濾薄膜之一過濾器外殼。該等過濾薄膜之各者包含由一陶瓷材料製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，且該基底薄膜塗覆有一塗層材料。在前述及以下實施例之一或多者中，該複數個貫穿孔之一平均直徑在自10 nm至500 nm之一範圍內。在前述及以下實施例之一或多者中，該複數個貫穿孔之一直徑變動在自該平均直徑之5%至25%之一範圍內。在前述及以下實施例之一或多者中，該基底薄膜之一厚度在自50 nm至500 nm之一範圍內。在前述及以下實施例之一或多者中，複數個貫穿孔之一深寬比在自2至10之一範圍內。在前述及以下實施例之一或多者中，該塗層材料包含以下之一或多者：PE (聚乙烯)、PTFE (聚四氟乙烯)、PVDF (聚偏二氟乙烯)、PFA (四氟乙烯全氟烷基乙烯醚共聚物)、HDPE (高密度聚乙烯)、PAS (聚芳基碸)、PES (聚醚碸)、PS (聚碸)、PP (聚丙烯)及PEEK (聚醚醚酮)或其等之衍生物。在前述及以下實施例之一或多者中，該陶瓷係陽極氧化鋁。在前述及以下實施例之一或多者中，每平方微米之該複數個孔之一總數在自100至600之一範圍內。在前述及以下實施例之一或多者中，具有彼此不同之平均孔大小之兩個或更多個過濾薄膜提供於該過濾裝置中。在前述及以下實施例之一或多者中，該過濾器外殼包含一入口及一出口，且具有一較大平均孔大小之一過濾薄膜定位成比具有一較小平均孔大小之一過濾薄膜更靠近該入口。
根據本揭露之另一態樣，一種液體供應系統包含：一半導體晶圓處理設備；一液體槽，其經構形以儲存用於製造一半導體裝置之一液體；一液體供應系統，其用於將該液體自該液體槽供應至該半導體晶圓處理設備；及一使用點(POU)過濾裝置，其放置於該液體供應系統上。該POU過濾裝置包含一或多個過濾薄膜及圍封該一或多個過濾薄膜之一過濾器外殼。該等過濾薄膜之各者包含由陽極氧化鋁製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，且該基底薄膜塗覆有一塗層材料。在前述及以下實施例之一或多者中，該複數個貫穿孔之一平均直徑在自50 nm至200 nm之一範圍內。在前述及以下實施例之一或多者中，該複數個貫穿孔之一直徑變動在自該平均直徑之10%至20%之一範圍內。在前述及以下實施例之一或多者中，該基底薄膜之一厚度在自50 nm至500 nm之一範圍內。在前述及以下實施例之一或多者中，該塗層材料包含以下之一或多者：PE (聚乙烯)、PTFE (聚四氟乙烯)、PVDF (聚偏二氟乙烯)、PFA (四氟乙烯全氟烷基乙烯醚共聚物)、HDPE (高密度聚乙烯)、PAS (聚芳基碸)、PES (聚醚碸)、PS (聚碸)、PP (聚丙烯)及PEEK (聚醚醚酮)或其等之衍生物。在前述及以下實施例之一或多者中，該半導體晶圓處理設備係一化學機械拋光(CMP)設備，且該液體係一CMP漿液。在前述及以下實施例之一或多者中，該液體供應系統進一步包含用於將該液體自該液體槽循環至該液體槽之一循環路徑。該循環路徑包含另一過濾裝置。
根據本揭露之另一態樣，在一種清潔一過濾裝置之方法中，判定是否應清潔該過濾裝置，且在判定應清潔該過濾裝置之後，使一清潔溶液在一相反方向上流動通過該過濾裝置。該過濾裝置包含一過濾薄膜及圍封該過濾薄膜之一過濾器外殼。該過濾薄膜包含由陽極氧化鋁製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，且該基底薄膜塗覆有一塗層材料。在前述及以下實施例之一或多者中，在該判定中，監測通過該過濾裝置之一液體之一流速，且判定該流速是否低於一臨限速率。在前述及以下實施例之一或多者中，該清潔溶液係水或一有機溶劑。
根據本揭露之另一態樣，在一種製造一半導體裝置之方法中，在用於一製程之一半導體基板上方供應一液體。在該液體到達該半導體晶圓之前，藉由一過濾裝置過濾該液體。該過濾裝置包含一過濾薄膜及圍封該過濾薄膜之一過濾器外殼。該過濾薄膜包含由陽極氧化鋁製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，且該基底薄膜塗覆有一塗層材料。在前述及以下實施例之一或多者中，該製程係一CMP製程，且該液體係漿液。在前述及以下實施例之一或多者中，該製程係一濕式清潔或濕式蝕刻，且該液體係水、酸或鹼性溶液之一或多者。在前述及以下實施例之一或多者中，該製程係一抗蝕劑塗覆，且該液體係一光阻劑。在前述及以下實施例之一或多者中，該製程係一抗蝕劑顯影，且該液體係TMAH水溶液。
前文概述數項實施例或實例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易使用本揭露作為設計或修改其他製程及結構之一基礎用於實行本文中所介紹之實施例或實例之相同目的及/或達成相同優點。熟習此項技術者亦應認知，此等等效構造不脫離本揭露之精神及範疇，且其等可在不脫離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中進行各種改變、替換及更改。
10:過濾薄膜 10-1:過濾薄膜 10-2:過濾薄膜 10-3:過濾薄膜 10C:過濾薄膜/圓柱形過濾薄膜/圓柱形薄膜 10D:堆疊圓柱形過濾薄膜 10D-1:上圓柱形過濾薄膜 10D-2:下圓柱形過濾薄膜 10E:堆疊圓柱形過濾薄膜/堆疊過濾薄膜 10E-1:圓柱形過濾薄膜/均質過濾薄膜 10E-2:異質過濾薄膜 10F:異質過濾薄膜/異質薄膜/堆疊圓柱形過濾薄膜 10F-1:上過濾薄膜 10F-2:下過濾薄膜 10L:過濾薄膜 10M:過濾薄膜 10S:過濾薄膜 15:基底薄膜 17:連接部件 18:塗層材料 20:貫穿孔/孔 20A:貫穿孔 100:過濾裝置/使用點(POU)過濾裝置 101:過濾器主體/過濾器外殼 101A:過濾器外殼 101B:過濾器外殼 102:閥歧管箱 104:第一過濾裝置/第一過濾器 105:停止閥 106:第一三通閥 107:第二三通閥 108:流速監測器 109:控制器 110:可旋轉平台/平台 111:拋光墊/墊 120:拋光頭總成 121:頭部 122:載體 123:晶圓 130:化學漿液供應系統/漿液供應系統 131:導管 132:循環路徑 135:化學漿液/漿液 140:墊調節器/漿液槽/光阻劑容器/顯影劑容器/溶液容器 141:漿液儲存器 150:泵 151:循環泵 1000:電腦系統 1001:電腦 1002:鍵盤 1003:滑鼠 1004:監視器 1005:光碟唯讀記憶體驅動器/光碟驅動器 1006:磁碟驅動器 1011:微處理單元(MPU) 1012:唯讀記憶體(ROM) 1013:隨機存取記憶體(RAM) 1014:硬碟 1015:匯流排 1021:光碟 1022:磁碟 D1:外徑 H1:高度
當結合附圖閱讀時，從以下[實施方式]最佳理解本揭露。應強調，根據行業中之標準實踐，各個構件未按比例繪製且僅用於繪示目的。事實上，為清楚論述，各個構件之尺寸可任意增大或減小。
圖1A、圖1B及圖1C展示根據本揭露之各種實施例之過濾薄膜之示意圖。圖1D、圖1E及圖1F展示根據本揭露之實施例之過濾薄膜之各種剖面圖。圖1G、圖1H及圖1I展示根據本揭露之各種實施例之過濾薄膜之視圖。
圖2A及圖2B繪示根據本揭露之實施例之一過濾裝置之示意圖。圖2C、圖2D、圖2E、圖2F、圖2G及圖2H展示根據本揭露之實施例之各種過濾器結構。
圖3A、圖3B、圖3C、圖3D及圖3E繪示根據本揭露之實施例之一過濾裝置之示意圖。
圖4展示根據本揭露之一實施例之一過濾裝置之一示意圖。
圖5展示使用本揭露之過濾裝置之一化學機械拋光設備之一示意圖。
圖6A、圖6B及圖6C展示根據本揭露之實施例之過濾裝置之一清潔操作。
圖7A及圖7B展示用於控制化學機械拋光(CMP)設備之一設備之示意圖。
圖8A及圖8B展示使用本揭露之過濾裝置之一設備之示意圖。
10L:過濾薄膜
10M:過濾薄膜
10S:過濾薄膜
100:過濾裝置/使用點(POU)過濾裝置
101:過濾器主體/過濾器外殼

Claims (10)

  1. 一種在用於製造一半導體裝置之一設備中使用之過濾裝置，其包括：一或多個過濾薄膜；及一過濾器外殼，其圍封該一或多個過濾薄膜，其中該等過濾薄膜之各者包含由一陶瓷材料製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，及該基底薄膜塗覆有一塗層材料，其中該塗層材料包括一無機材料。
  2. 如請求項1之過濾裝置，其中該複數個貫穿孔之一平均直徑在自10nm至500nm之一範圍內。
  3. 如請求項1之過濾裝置，其中該基底薄膜之一厚度在自50nm至500nm之一範圍內。
  4. 如請求項1之過濾裝置，其中該複數個貫穿孔之一深寬比在自2至10之一範圍內。
  5. 如請求項1之過濾裝置，其中具有彼此不同之平均孔大小之兩個或更多個過濾薄膜提供於該過濾裝置中。
  6. 一種液體供應系統，其包括： 一半導體晶圓處理設備；一液體槽，其經構形以儲存用於製造一半導體裝置之一液體；一液體供應系統，其用於將該液體自該液體槽供應至該半導體晶圓處理設備；及一使用點(POU)過濾裝置，其放置於該液體供應系統上，其中該POU過濾裝置包含：一或多個過濾薄膜；及一過濾器外殼，其圍封該一或多個過濾薄膜，該等過濾薄膜之各者包含由陽極氧化鋁製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，及該基底薄膜經塗覆有一塗層材料，其中該塗層材料包括一無機材料。
  7. 如請求項6之液體供應系統，其中該複數個貫穿孔之一直徑變動在自一平均直徑之10%至20%之一範圍內。
  8. 如請求項6之液體供應系統，其進一步包括用於將該液體自該液體槽循環至該液體槽之一循環路徑，其中該循環路徑包含另一過濾裝置。
  9. 一種清潔一過濾裝置之方法，其包括：判定是否應清潔該過濾裝置；及在判定應清潔該過濾裝置之後，使一清潔溶液在一相反方向上流動 通過該過濾裝置，其中該過濾裝置包含：一過濾薄膜；及一過濾器外殼，其圍封該過濾薄膜，該過濾薄膜包含由陽極氧化鋁製成之一基底薄膜及複數個貫穿孔，及該基底薄膜塗覆有一塗層材料，其中該塗層材料包括一無機材料。
  10. 如請求項9之方法，其中該判定包括：監測通過該過濾裝置之一液體之一流速；及判定該流速是否低於一臨限速率。
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