專利名稱：晶圓表面離子取樣系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體制作過程，且特別是有關(guān)于一種晶圓表面離子取樣裝置及方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體晶圓的制作過程中，最重要的問題就是晶圓表面的污染問題。一般而言，附著于晶圓表面的污染物包括有機(jī)化合物、金屬雜質(zhì)及離子污染。而這些污染物會(huì)對(duì)于產(chǎn)品后續(xù)制作過程的影響非常大。舉例來說，這些污染物可能會(huì)造成組件p-n接面的漏電、縮減少數(shù)載子的生命期、降低閘極氧化層的崩潰電壓、金屬導(dǎo)線腐蝕等問題，而導(dǎo)致半導(dǎo)體組件的品質(zhì)及可靠度降低，甚至造成半導(dǎo)體組件失效。因此，在半導(dǎo)體晶圓的制造過程中，檢測晶圓表面的污染物含量是很重要的。
在晶圓表面污染物的檢測過程中，最重要的即是晶圓表面污染物的取樣制作過程。舉例來說，有機(jī)化合物的污染量檢測系利用SWA儀器取樣，然后利用氣相色層分析質(zhì)譜分光儀(Gas ChromatographyMass Spectrometer，GC-MS)測量有機(jī)化合物的含量。金屬雜質(zhì)的污染量檢測系利用WSPS儀器取樣，然后利用感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分光計(jì)(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer，ICP-MS)測量金屬污染物的含量。離子的污染量則是將晶圓浸在兩公升的純水中一段時(shí)間，以使離子由晶圓表面轉(zhuǎn)移至水中。然后利用離子色層分析儀進(jìn)行濃縮并分析離子的含量。
在上述的晶圓污染物量測處理中，有機(jī)化合物與金屬雜質(zhì)的取樣處理是利用儀器進(jìn)行取樣，且取樣處理都只對(duì)于晶圓的單一表面作處理，因?yàn)榘雽?dǎo)體組件主要是制作于晶圓的單一表面，且僅有在該表面上的污染才是問題所在，因此有機(jī)化合物與金屬雜質(zhì)的污染含量檢測處理準(zhǔn)確度較高。但是，離子的取樣處理是以將晶圓浸入兩公升的純水中，晶圓兩面的離子都會(huì)轉(zhuǎn)移至純水中，因此量測出來的離子污染量是整個(gè)晶圓的平均污染量，并非單一表面的污染量，而使其準(zhǔn)確度有問題。
而且，由于使用大量的純水(2公升)使晶圓表面的離子析出，因此水中的離子濃度很低，對(duì)水進(jìn)行濃縮的步驟所需要的時(shí)間也會(huì)增長，而浪費(fèi)時(shí)間。再者，因?yàn)樯鲜龇椒ㄊ窃陂_放空間中進(jìn)行，晶圓不僅在制造期間受到污染，以上述方法取樣時(shí)也可能會(huì)造成污染。即，在環(huán)境中的污染物會(huì)在取樣過程中污染純水，而導(dǎo)致離子污染物的測量結(jié)果不正確。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種晶圓表面離子取樣系統(tǒng)及方法，可以在晶圓的單一表面上采取離子污染物的樣本。
本發(fā)明的另一目的是提供一種晶圓表面離子取樣系統(tǒng)及方法，可以減少空氣中的污染源，而準(zhǔn)確的測量出晶圓表面的離子污染量。
本發(fā)明的又一目的是提供一種晶圓表面離子取樣系統(tǒng)及方法，可以降低取樣樣品體積，進(jìn)而提高樣品濃度并減少濃縮時(shí)間，而能夠節(jié)省分析時(shí)間。
本發(fā)明提出一種晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，至少包括下列構(gòu)件。取樣室具有上部與下部，上部是容納晶圓，下部呈漏斗狀并具有萃取液收集口。晶圓載置機(jī)構(gòu)設(shè)置于該取樣室中。萃取液噴灑機(jī)構(gòu)設(shè)置于取樣室頂部。萃取液供給裝置連接萃取液噴灑機(jī)構(gòu)，并供給萃取液至萃取液噴灑機(jī)構(gòu)。清洗/干燥機(jī)構(gòu)是由清洗/干燥噴嘴、清洗液供給裝置與流體供給裝置所構(gòu)成，用以清洗/干燥取樣室。
晶圓載置機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)晶圓載置架，分散環(huán)繞設(shè)置于取樣室的上部的側(cè)壁，晶圓載置架的外周表面設(shè)置有朝第一方向延伸的第一晶圓固定栓。晶圓載置架的一個(gè)末端穿過突出取樣室的上部的側(cè)壁，而可以自由旋轉(zhuǎn)，并設(shè)置有旋轉(zhuǎn)把手。而且，晶圓載置架的外周表面設(shè)置有朝第二方向延伸的第二晶圓固定栓，其中第二方向與第一方向不同。上述晶圓載置架的數(shù)目至少有三個(gè)，且至少其中一個(gè)晶圓載置架的高度略低于其它晶圓載置架。上述萃取液噴灑機(jī)構(gòu)可為均勻的設(shè)置于取樣室頂部的若干個(gè)噴嘴或霧化器。萃取液供給裝置中包括一個(gè)溫度調(diào)整器，可調(diào)整萃取液的溫度。
本發(fā)明藉由設(shè)置可以旋轉(zhuǎn)而變換晶圓固定栓的晶圓載置架，因此可以適用于不同尺寸的晶圓。此外，使用本發(fā)明的晶圓表面離子污染取樣系統(tǒng)與眾所周知的取樣系統(tǒng)相比較，萃取液用量較眾所周知的方法少，因此可以節(jié)省萃取液的用量、節(jié)省濃縮時(shí)間并減少成本。而且，藉由調(diào)整萃取液的溫度可以增加離子的萃取效率。
本發(fā)明提出一種晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，至少包括下列構(gòu)件。取樣室具有上部與下部，上部是容納晶圓，下部呈漏斗狀且具有萃取液收集口。晶圓載置機(jī)構(gòu)設(shè)置于取樣室內(nèi)。晶圓載置機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置連接晶圓載置機(jī)構(gòu)，并驅(qū)動(dòng)晶圓載置機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。萃取液噴灑機(jī)構(gòu)設(shè)置于取樣室頂部。移動(dòng)裝置夾持萃取液噴灑機(jī)構(gòu)，以移動(dòng)萃取液噴灑機(jī)構(gòu)。萃取液供給裝置連接萃取液噴灑機(jī)構(gòu)。
上述晶圓表面離子取樣系統(tǒng)更設(shè)置有清洗/干燥構(gòu)件。其中清洗/干燥噴嘴設(shè)置于取樣室中，以噴灑清洗液或流體至取樣室中。清洗液供給裝置連接清洗/干燥噴嘴，以供給清洗液至清洗/干燥噴嘴。流體供給裝置連接清洗/干燥噴嘴，以供給流體至清洗/干燥噴嘴。
上述晶圓載置機(jī)構(gòu)包括載置臺(tái)、同軸連接載置臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸和設(shè)置于載置臺(tái)與旋轉(zhuǎn)軸之間的載置臺(tái)調(diào)整部。萃取液噴灑機(jī)構(gòu)為噴嘴或霧化器。萃取液供給裝置、清洗液供給裝置、流體供給裝置中可設(shè)置溫度調(diào)整器，以調(diào)整萃取液、清洗液或流體的溫度。
本發(fā)明利用晶圓載置機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)晶圓載置臺(tái)旋轉(zhuǎn)，并以萃取液噴灑機(jī)構(gòu)噴灑萃取液至晶圓的欲測定離子污染的表面，因此只有欲測定離子污染的表面上的離子會(huì)被萃取液溶解，而可以準(zhǔn)確的測定出晶圓表面的離子污染量。而且，藉由控制晶圓載置機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速率，可以使晶圓表面上的水膜控制在一定的厚度，而能夠有效的使晶圓表面上的離子污染物溶解。此外，使用本發(fā)明的晶圓表面離子污染取樣系統(tǒng)與眾所周知的取樣系統(tǒng)相比較，萃取液用量較眾所周知的方法少，因此可以節(jié)省萃取液的用量、節(jié)省濃縮時(shí)間并減少成本。而且，藉由調(diào)整萃取液的溫度可以增加離子的萃取效率。
此外，本發(fā)明的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)在取樣室中設(shè)置有清洗/干燥噴嘴，利用此清洗/干燥噴嘴可以噴灑清洗液以進(jìn)行取樣室的清洗，然后再經(jīng)由此清洗/干燥噴嘴噴灑流體(氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)以進(jìn)行取樣室的干燥(可以控制溫度)。在進(jìn)行取樣室清洗步驟，并使取樣室干燥后，可再進(jìn)行一次清洗步驟，并收集清洗液，以確認(rèn)取樣室的潔凈度。
本發(fā)明提供一種晶圓表面離子取樣方法，是提供晶圓，并將晶圓放置于取樣室內(nèi)。然后持續(xù)噴灑萃取液于晶圓的欲采樣表面，以形成水膜，并維持水膜的厚度使晶圓的欲采樣表面上的離子污染物溶入萃取液。然后收集取樣室底部的萃取液。
在上述方法中，持續(xù)噴灑萃取液于晶圓的欲采樣表面，以形成水膜，并維持水膜的厚度使晶圓的欲采樣表面上的離子污染物溶入萃取液的步驟中，可以藉由使晶圓傾斜一個(gè)角度，而使部分萃取液流至取樣室的底部。
在上述方法中，持續(xù)噴灑萃取液于晶圓的欲采樣表面，以形成水膜，并維持水膜的厚度使晶圓的欲采樣表面上的離子污染物溶入萃取液的步驟中，可以藉由旋轉(zhuǎn)晶圓，而使部分萃取液流至取樣室的底部。而且，藉由控制晶圓的轉(zhuǎn)速，可以控制水膜的厚度。
本發(fā)明在進(jìn)行離子污染物的取樣處理時(shí)，將萃取液噴灑至晶圓的欲測定離子污染的表面上，然后采用使晶圓傾斜一個(gè)角度的方式或配合晶圓旋轉(zhuǎn)的方式，使欲測定離子污染的表面上的離子會(huì)被萃取液溶解，而可以準(zhǔn)確的測定出晶圓表面的離子污染量。使用本發(fā)明的晶圓表面離子污染取樣方法與眾所周知的取樣方法相比較，萃取液用量較眾所周知的方法少，因此可以節(jié)省萃取液的用量、節(jié)省濃縮時(shí)間并減少成本。
本發(fā)明提供一種晶圓表面離子取樣方法，是提供晶圓，并將晶圓放置于取樣室內(nèi)。然后持續(xù)噴灑萃取液于晶圓的欲采樣表面，以形成水膜，并維持水膜的厚度使晶圓的欲采樣表面上的離子污染物溶入萃取液，并使晶圓傾斜一個(gè)角度，而使部分萃取液流至取樣室的底部。接著，持續(xù)噴灑萃取液于晶圓的欲采樣表面，以形成水膜，維持水膜的厚度使晶圓的欲采樣表面的離子污染物溶入萃取液，并旋轉(zhuǎn)晶圓，而使部分萃取液流至取樣室的底部。然后，收集取樣室底部的萃取液。
在上述方法中藉由控制晶圓的轉(zhuǎn)速，可以控制水膜的厚度。而且，也可以重復(fù)傾斜取樣與旋轉(zhuǎn)取樣的步驟數(shù)次。
本發(fā)明在進(jìn)行離子污染物的取樣處理時(shí)，是采用同時(shí)靜止傾斜取樣法與動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)取樣法，因此晶圓表面的水膜不停的滾動(dòng)或搖動(dòng)，而有助于離子由晶圓表面轉(zhuǎn)移至萃取液。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一個(gè)較佳的實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)圖。
圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)圖。
符號(hào)說明100、200取樣系統(tǒng)102、202取樣室102a、202 a萃取液收集口104晶圓載置架104a旋轉(zhuǎn)把手104b、104c晶圓固定栓106、208萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106a噴嘴108a、212萃取液供給裝置108b、116、214、220流體供給裝置110、222晶圓112、216清洗/干燥噴嘴114、218清洗液供給裝置118a、118b、120a、120b、224a、224b、226a、226b溫度控制裝置204晶圓載置機(jī)構(gòu)204a載置臺(tái)204b載置臺(tái)調(diào)整部204c旋轉(zhuǎn)軸206晶圓載置機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置210萃取液噴灑機(jī)構(gòu)移動(dòng)裝置
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例圖1所顯示依照本發(fā)明第一實(shí)施例的一種晶圓表面離子取樣系統(tǒng)簡圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明第一實(shí)施例的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)100，此取樣系統(tǒng)100至少是由取樣室102、晶圓載置架104、萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106、萃取液供給裝置108a、流體供給裝置108b、清洗/干燥噴嘴112、清洗液供給裝置114、流體供給裝置116所構(gòu)成。其中，清洗/干燥噴嘴112、清洗液供給裝置114與流體供給裝置116構(gòu)成清洗/干燥機(jī)構(gòu)。
取樣室102例如是可分為上部分與下部分。取樣室102的上部分例如是設(shè)計(jì)成能夠容納半導(dǎo)體晶圓110的尺寸(包括8時(shí)晶圓、12時(shí)晶圓或任何尺寸的晶圓)。取樣室102的下部分例如是設(shè)計(jì)成漏斗狀，且具有一個(gè)萃取液收集口102a。
若干個(gè)晶圓載置架104例如是環(huán)繞設(shè)置于取樣室102的上部分。每一個(gè)晶圓載置架104例如是呈棒狀，并且晶圓載置架104的一端突出取樣室，使晶圓載置架104能夠自由旋轉(zhuǎn)，而且在晶圓載置架104的突出端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)把手104a。在晶圓載置架104的外周表面上例如是設(shè)置有往一個(gè)方向延伸的晶圓固定栓104b，以及往另一方向延伸的晶圓固定栓104c。晶圓固定栓104b與晶圓固定栓104c的延伸方向并不相同，且晶圓固定栓104b的延伸方向與晶圓固定栓104c的延伸方向至少需要夾90°角，所以晶圓載置架104上最多可設(shè)置四組晶圓固定拴。其中晶圓固定栓104b例如是用以固定大尺寸晶圓(如12時(shí)晶圓)，晶圓固定栓104c例如是用以固定小尺寸晶圓，晶圓固定栓104b與晶圓固定栓104c(如8時(shí)晶圓)。在本實(shí)施例中，晶圓載置架104的設(shè)置個(gè)數(shù)例如是至少三個(gè)，且晶圓載置架104的其中一個(gè)的設(shè)置高度至少低于其它晶圓載置架104的設(shè)置高度，使得晶圓110載置于晶圓載置架104上時(shí)，晶圓110會(huì)傾斜一個(gè)角度θ。
萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106例如是設(shè)置于取樣室102頂部。萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106例如是由若干個(gè)噴嘴106a(或霧化器)所構(gòu)成。噴灑機(jī)構(gòu)106可以將萃取液均勻的噴灑于晶圓110表面，而使萃取液全面的覆蓋于晶圓表面。
萃取液供給裝置108a例如是連接萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106，用以供給萃取液至萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106。萃取液供給裝置108a中包括一個(gè)溫度調(diào)整器118a，可調(diào)整萃取液的溫度。流體供給裝置108b連接萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106與萃取液供給裝置108a，用以供給流體(包括氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)至萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106或供給流體(包括氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)至萃取液供給裝置108a，以加壓萃取液。流體供給裝置108b中包括一個(gè)溫度調(diào)整器118b，可調(diào)整流體的溫度。
清洗/干燥噴嘴112例如是設(shè)置于取樣室102中，用以噴灑清洗液(或氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)至取樣室102中，以清洗取樣室102。
清洗液供給裝置114例如是連接清洗/干燥噴嘴112，用以供給清洗液至清洗/干燥噴嘴112。清洗液例如是去離子水、去離子水/雙氧水等。清洗液供給裝置114中包括一個(gè)溫度調(diào)整器120a，可調(diào)整清洗液的溫度。
流體供給裝置116例如是連接清洗/干燥噴嘴112，用以供給流體(包括氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)至清洗/干燥噴嘴112，可執(zhí)行干燥取樣室102的功能。流體供給裝置116中包括一個(gè)溫度調(diào)整器120b，可調(diào)整流體的溫度。
在第一實(shí)施例中，萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106可連接萃取液供給裝置108a與流體供給裝置108b，流體供給裝置108b例如是氮?dú)?氦氣/氬氣供給裝置、壓縮空氣供給裝置及清洗液供給裝置等(其中，清洗液例如是去離子水、去離子水/雙氧水等)，藉由這些流體供給裝置，可以在取樣前或取樣后，對(duì)取樣室102進(jìn)行清洗步驟或干燥步驟。
接著，說明使用本發(fā)明第一實(shí)施例的晶圓取樣系統(tǒng)的晶圓表面離子取樣方法。此種晶圓表面離子取樣方法是靜止傾斜取樣法。
請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，首先提供晶圓110，此晶圓110例如是12時(shí)晶圓。然后，旋轉(zhuǎn)晶圓載置架104的旋轉(zhuǎn)把手104a使晶圓固定栓104b朝向上方，并放置晶圓110于晶圓載置架104上。其中，欲取樣的晶圓110表面是朝向上方。
接著，從萃取液供給裝置108a供給萃取液(例如去離子水等，且該萃取液已經(jīng)利用溫度調(diào)整器控制溫度)至萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106，并利用萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106使萃取液噴灑至晶圓110表面。萃取液噴灑至晶圓100表面后，萃取液會(huì)凝聚在晶圓110的表面形成水膜，而且晶圓110表面上的離子會(huì)溶解至萃取液中。當(dāng)晶圓110表面上的萃取液增加至一定程度后，部分萃取液便會(huì)順著晶圓的傾斜面110流到取樣室102下部分而從萃取液收集口102流出，并集中于取樣瓶(未圖標(biāo))中。于是，藉由不停的噴灑萃取液的晶圓表面，使萃取液全面的覆蓋晶圓表面，并控制噴灑萃取液的噴灑速率或間歇噴灑以使晶圓110表面的水膜維持一定的厚度，而有效的增加離子污染物從晶圓110表面移除的速率。進(jìn)行上述步驟數(shù)分鐘后，晶圓表面上的離子污染物便會(huì)完全溶解于萃取液中，此時(shí)即可停止萃取液的供給。
然后，從萃取液收集口102a收集的萃取液，即可利用離子色層分析儀分析離子的含量。當(dāng)然，從萃取液收集口102a收集的萃取液也可以進(jìn)行濃縮步驟之后，再利用離子色層分析儀分析離子的含量。
接著，從晶圓載置架104取下晶圓110后，利用清洗液供給裝置114供給清洗液至清洗/干燥噴嘴112，以清洗取樣室102。充分清洗后，即可停止清洗液的供給，并從流體供應(yīng)裝置116供給流體(氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)吹干取樣室102，然后停止流體(氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)的供給。當(dāng)然，取樣室102的清洗步驟也可以同時(shí)利用萃取液噴灑機(jī)構(gòu)106進(jìn)行清洗。
本發(fā)明在進(jìn)行離子污染物的取樣處理時(shí)，是采用將萃取液噴灑至晶圓110的欲測定離子污染的表面上的方式，因此只有欲測定離子污染的表面上的離子會(huì)被萃取液溶解，而可以準(zhǔn)確的測定出晶圓表面的離子污染量。而且，本發(fā)明的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)設(shè)置有可以旋轉(zhuǎn)而變換晶圓固定栓的晶圓載置架104，因此可以適用于不同尺寸的晶圓。此外，本發(fā)明的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)可以藉由控制晶圓傾斜角度，而控制萃取流體的收集。使用本發(fā)明的晶圓表面離子污染取樣系統(tǒng)與方法所使用的萃取液用量較眾所周知的取樣系統(tǒng)相比方法少，因此可以節(jié)省萃取液的用量、節(jié)省濃縮時(shí)間并減少成本。
另外，本發(fā)明的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)在必要時(shí)可以設(shè)置于潔凈的微環(huán)境(Mini-environment)中，例如是設(shè)置有抽風(fēng)機(jī)、化學(xué)過濾器與超微細(xì)滲透空氣過濾膜(Ultra LowPenetration Air，ULPA)的櫥柜(Hood)。由于ULPA可過濾櫥柜中的超微粒子、化學(xué)過濾器具有除去櫥柜中的酸與堿的功能，因此可以使櫥柜維持一定的潔凈度。
第二實(shí)施例圖2所顯示的是依照本發(fā)明第二實(shí)施例的一種晶圓表面離子取樣系統(tǒng)簡圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，本發(fā)明第二實(shí)施例的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)200，此取樣系統(tǒng)200至少是由取樣室202、晶圓載置機(jī)構(gòu)204、晶圓載置機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置206、萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208、萃取液噴灑機(jī)構(gòu)移動(dòng)裝置210、萃取液供給裝置212、流體供給裝置214、清洗/干燥噴嘴216、清洗液供給裝置218、流體供給裝置220所構(gòu)成。其中，清洗/干燥噴嘴216、清洗液供給裝置218與流體供給裝置220構(gòu)成清洗/干燥機(jī)構(gòu)。
取樣室202例如是可分為上部分與下部分。取樣室102的上部分例如是設(shè)計(jì)成能夠容納半導(dǎo)體晶圓222的尺寸(包括8時(shí)晶圓與12時(shí)晶圓)。取樣室202的下部分例如是設(shè)計(jì)成漏斗狀，且具有一個(gè)萃取液收集口202a。
晶圓載置機(jī)構(gòu)204例如是設(shè)置于取樣室102內(nèi)。晶圓載置機(jī)構(gòu)204例如是由載置臺(tái)204a、載置臺(tái)調(diào)整部204b與旋轉(zhuǎn)軸204c所構(gòu)成。載置臺(tái)204a與旋轉(zhuǎn)軸204c例如是同軸連接在一起，且載置臺(tái)204的尺寸需小于欲采樣的晶圓的尺寸。載置臺(tái)調(diào)整部204b例如是設(shè)置于載置臺(tái)204a與旋轉(zhuǎn)軸204c之間，用以調(diào)整載置臺(tái)204a，使載置臺(tái)204a具有一個(gè)傾斜角度。
晶圓載置機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置206連接晶圓載置機(jī)構(gòu)204，用以使晶圓載置機(jī)構(gòu)204能夠旋轉(zhuǎn)。
萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208例如是設(shè)置于取樣室202頂部。萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208例如是噴嘴(或霧化器)。
移動(dòng)裝置210例如是夾持萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208，用以移動(dòng)萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208。由于移動(dòng)裝置210可以移動(dòng)萃取液噴灑機(jī)構(gòu)，因而可將萃取液全面的覆蓋于晶圓上。
萃取液供給裝置212例如是連接萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208，用以供給萃取液至萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208。萃取液供給裝置212中包括一個(gè)溫度調(diào)整器224a，可調(diào)整萃取液的溫度。
流體供給裝置214例如是連接萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208，用以供給流體(包括氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)至萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208。流體供給裝置214中包括一個(gè)溫度調(diào)整器224b，可調(diào)整流體的溫度。
清洗/干燥噴嘴216例如是設(shè)置于取樣室202中，用以噴灑清洗液(或氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)至取樣室202中，以清洗取樣室202。
清洗液供給裝置218例如是連接清洗/干燥噴嘴216，用以供給清洗液至清洗/干燥噴嘴216。清洗液供給裝置218中包括一個(gè)溫度調(diào)整器226a，可調(diào)整清洗液的溫度。
流體供給裝置220例如是連接清洗/干燥噴嘴216，用以供給流體(包括氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)至清洗/干燥噴嘴216，可執(zhí)行干燥取樣室202的功能。流體供給裝置220中包括一個(gè)溫度調(diào)整器226b，可調(diào)整流體的溫度。
在第二實(shí)施例中，是以設(shè)置一個(gè)萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208，并利用移動(dòng)裝置210夾持、移動(dòng)萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208為實(shí)例作說明。當(dāng)然也可以和第一實(shí)施例一樣，在取樣室頂部設(shè)置若干個(gè)萃取液噴灑機(jī)構(gòu)，而不需要設(shè)置移動(dòng)裝置。
接著，說明使用本發(fā)明第二實(shí)施例的晶圓取樣系統(tǒng)的晶圓表面離子取樣方法。此種晶圓表面離子取樣方法是動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)取樣法。
請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2，首先提供晶圓222，此晶圓222例如是12時(shí)晶圓。然后，將晶圓222放置于載置臺(tái)204a上，其中使晶圓222固定在載置臺(tái)204a表面的方法包括使晶圓222吸附在載置臺(tái)204a表面。舉例來說，可以在載置臺(tái)204a內(nèi)設(shè)置若干個(gè)孔洞，這些孔洞皆連接至抽氣裝置，然后利用抽氣裝置使晶圓222吸附在載置臺(tái)204a表面。其中，晶圓222的欲取樣表面是朝向上方。然后，利用晶圓載置機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置206驅(qū)動(dòng)晶圓載置機(jī)構(gòu)204旋轉(zhuǎn)。
由于晶圓是利用吸附方式固定于載置臺(tái)204a上，所以不同尺寸的晶圓皆可使用此取樣系統(tǒng)，而且不需要拆裝的動(dòng)作。
另一方面，從萃取液供給裝置212供給萃取液(例如去離子水)至萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208，并利用萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208使萃取液噴灑至晶圓222表面。此時(shí)，利用移動(dòng)裝置210控制萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208的移動(dòng)方向，使萃取液能夠均勻的噴灑至晶圓222表面。當(dāng)萃取液噴灑至晶圓22 2表面后，萃取液會(huì)凝聚在晶圓222表面形成水膜并全面的覆蓋晶圓表面，而且晶圓222表面上的離子會(huì)溶解至萃取液中。此時(shí)，藉由控制晶圓載置機(jī)構(gòu)204的旋轉(zhuǎn)速度，可以控制晶圓222表面上的水膜厚度。當(dāng)晶圓222表面上的萃取液增加至一定程度后，部分萃取液便會(huì)被甩出晶圓222表面，并經(jīng)由取樣室202的傾斜面從萃取液收集口202a流出，并集中于取樣瓶(未圖標(biāo))中。于是，藉由不停的噴灑萃取液至晶圓表面，并控制噴灑萃取液的噴灑速率與晶圓旋轉(zhuǎn)速率以使晶圓222表面的水膜維持一定的厚度，而可以有效的增加離子污染物從晶圓222表面移除的速率。進(jìn)行上述步驟數(shù)分鐘后，晶圓表面上的離子污染物便會(huì)完全溶解于萃取液中，此時(shí)即可停止萃取液的供給，高速旋轉(zhuǎn)晶圓并從流體供應(yīng)裝置214供給流體(氮?dú)?氦氣/氬氣)等吹干晶圓222表面殘留的萃取液后，停止流體的供給并停止晶圓承載機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。
另一方面，從萃取液收集口202a收集的萃取液，即可利用離子色層分析儀分析離子的含量。當(dāng)然，從萃取液收集口202a收集的萃取液也可以利用離子色層分析儀濃縮后，再分析離子的含量。
接著，從晶圓載置機(jī)構(gòu)204取下晶圓222后，利用清洗液供給裝置218供給清洗液至清洗/干燥噴嘴216，以清洗取樣室202。充分清洗后，即可停止清洗液的供給，并從流體供應(yīng)裝置220供給流體(氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)吹干取樣室202，然后停止流體(氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)的供給。當(dāng)然，取樣室202的清洗步驟也可以同時(shí)利用萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208進(jìn)行清洗。
本發(fā)明在進(jìn)行離子污染物的取樣處理時(shí)，是采用將萃取液噴灑至晶圓222的欲測定離子污染的表面，并配合使晶圓旋轉(zhuǎn)的方式，使萃取液全面覆蓋欲測定離子污染的表面上，由于測定離子污染的表面上的離子會(huì)被萃取液溶解，而可以準(zhǔn)確的測定出晶圓表面的離子污染量。而且，藉由控制晶圓載置機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速率，可以使晶圓222表面上的水膜控制在一定的厚度，而能夠有效的使晶圓表面上的離子污染物溶解。此外，使用本發(fā)明的晶圓表面離子污染取樣系統(tǒng)比方法所使用的萃取液用量較眾所周知的方法少，因此可以節(jié)省萃取液的用量、節(jié)省濃縮時(shí)間并減少成本。另外，在取樣步驟后，也可以利用高速旋轉(zhuǎn)將晶圓旋干，則晶圓可以回至生產(chǎn)線上繼續(xù)使用。
而且，本發(fā)明第二實(shí)施例的晶圓取樣系統(tǒng)具備有清洗裝置，因此可以自行設(shè)定程序進(jìn)行取樣室的清洗，而可以將取樣室內(nèi)的空氣潔凈化。此外，在進(jìn)行取樣室清洗步驟后，將取樣室干燥后，再進(jìn)行一次清洗步驟，并收集清洗液，檢測取樣室是否已清洗干凈。
另外，本發(fā)明的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)在必要時(shí)可以設(shè)置于潔凈的微環(huán)境(Mini-environment)中，例如是設(shè)置有抽風(fēng)機(jī)、化學(xué)過濾器與ULPA的櫥柜。由于ULPA可過濾櫥柜中的微粒子、化學(xué)過濾器具有除去櫥柜中的酸與堿的功能，因此可以使櫥柜維持一定的潔凈度。
當(dāng)然，本發(fā)明第二實(shí)施例的晶圓取樣系統(tǒng)可以同時(shí)適用于靜止傾斜取樣法與動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)取樣法。而且，藉由組合此兩種取樣法可以更有效的使離子溶解于萃取液中。其說明如下述。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，可先進(jìn)行靜止傾斜取樣法，將晶圓222固定于載置臺(tái)204a后，利用載置臺(tái)調(diào)整部204a調(diào)整載置臺(tái)204a，使其傾斜一個(gè)角度。然后，利用萃取液噴灑機(jī)構(gòu)208使萃取液均勻噴灑至晶圓222表面，并于晶圓222表面形成水膜，使晶圓222表面上的離子溶解至萃取液，而順著晶圓的傾斜面222流下，并從萃取液收集口202a流出，并集中于取樣瓶(未圖標(biāo))中。
再接著，進(jìn)行動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)取樣法，使晶圓載置機(jī)構(gòu)204旋轉(zhuǎn)，并持續(xù)使萃取液噴灑至晶圓222表面以形成水膜。藉由控制晶圓載置機(jī)構(gòu)204的旋轉(zhuǎn)速度以控制水膜厚度，且部分萃取液便會(huì)被甩出晶圓222表面，并經(jīng)由取樣室202的傾斜面從萃取液收集口202a流出，并集中于取樣瓶(未圖標(biāo))中。進(jìn)行一段時(shí)間后，使晶圓載置機(jī)構(gòu)204停止旋轉(zhuǎn)。
然后，重復(fù)進(jìn)行靜止傾斜取樣法與動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)取樣法數(shù)次，使晶圓表面上的離子污染物完全溶解于萃取液中，此時(shí)即可停止萃取液的供給，并從流體供應(yīng)裝置214供給流體(氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)吹干晶圓222表面殘留的萃取液后，停止流體(氮?dú)?氦氣/氬氣/壓縮干燥空氣等)的供給并使晶圓載置機(jī)構(gòu)停止旋轉(zhuǎn)。
另一方面，從萃取液收集口202a收集的萃取液，即可利用離子色層分析儀分析離子的含量。當(dāng)然，從萃取液收集口202a收集的萃取液也可以利用離子色層分析儀濃縮后，再分析離子的含量。
本發(fā)明在進(jìn)行離子污染物的取樣處理時(shí)，是采用同時(shí)靜止傾斜取樣法與動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)取樣法，因此晶圓表面的水膜不停的滾動(dòng)或搖動(dòng)，而有助于離子從晶圓表面轉(zhuǎn)移至萃取液。
本發(fā)明的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)及方法除了可以檢測晶圓表面上的離子污染之外，也可以用于監(jiān)控環(huán)境污染或晶圓環(huán)境(如晶圓載具、外圍環(huán)境等)。舉例來說，經(jīng)干凈的晶圓靜置于晶圓載具內(nèi)一段時(shí)間后，以本發(fā)明的裝置與方法，測出晶圓表面的離子污染量，即可了解該晶圓載具內(nèi)部是否遭受污染。
雖然本發(fā)明已經(jīng)以一個(gè)較佳的實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些少許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)取樣室，具有一個(gè)上部與一個(gè)下部，該上部是容納一個(gè)晶圓，該下部呈漏斗狀，且具有一個(gè)萃取液收集口；一個(gè)晶圓載置機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該取樣室內(nèi)；一個(gè)萃取液噴灑機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該取樣室頂部，噴灑一種萃取液至該晶圓的表面；以及一個(gè)萃取液供給裝置，連接該萃取液噴灑機(jī)構(gòu)，并供給該萃取液至該萃取液噴灑機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該晶圓載置機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)晶圓載置架，分散環(huán)繞設(shè)置于該取樣室的上部的側(cè)壁，各該晶圓載置架的外周表面設(shè)置有朝一個(gè)第一方向延伸的一個(gè)第一晶圓固定栓。
3.根據(jù)權(quán)利要求第2項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于這些晶圓載置架的一個(gè)末端穿過突出該取樣室的上部的側(cè)壁，而可以自由旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求第2項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)把手，設(shè)置于這些晶圓載置架的末端。
5.根據(jù)權(quán)利要求第2項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于這些晶圓載置架的外周表面包括設(shè)置有朝一個(gè)第二方向延伸的一個(gè)第二晶圓固定栓，該第二方向與該第一方向不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求第2項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于這些晶圓載置架的數(shù)目至少是三個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求第2項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于這些晶圓載置架至少其中一個(gè)的高度略低于其它這些晶圓載置架。
8.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該萃取液噴灑機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)噴嘴或霧化器，均勻的設(shè)置在該取樣室的頂部。
9.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該萃取液供給裝置內(nèi)包括設(shè)置有一個(gè)溫度調(diào)整器，控制該萃取液的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置有一個(gè)清洗/干燥機(jī)構(gòu)，該清洗/干燥機(jī)構(gòu)包括一個(gè)清洗/干燥噴嘴，設(shè)置于該取樣室中，以噴灑一種清洗液或一種流體至該取樣室中；一個(gè)清洗液供給裝置，連接該清洗/干燥噴嘴，以供給該清洗液至該清洗/干燥噴嘴；以及一個(gè)流體供給裝置，連接該清洗/干燥噴嘴，以供給該流體至該清洗/干燥噴嘴。
11.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該清洗液供給裝置內(nèi)包括設(shè)置有一個(gè)溫度調(diào)整器，控制該清洗液的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該流體供給裝置內(nèi)包括設(shè)置有一個(gè)溫度調(diào)整器，控制該流體的溫度。
13.一種晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)取樣室，具有一個(gè)上部與一個(gè)下部，該上部是容納一個(gè)晶圓，該下部呈漏斗狀，且具有一個(gè)萃取液收集口；一個(gè)晶圓載置機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該取樣室內(nèi)；一個(gè)晶圓載置機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置，連接該晶圓載置機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)該晶圓載置機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)；一個(gè)萃取液噴灑機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該取樣室的項(xiàng)部；一個(gè)移動(dòng)裝置，夾持該萃取液噴灑機(jī)構(gòu)，以移動(dòng)該萃取液噴灑機(jī)構(gòu)；一個(gè)萃取液供給裝置，連接該萃取液噴灑機(jī)構(gòu)；一個(gè)清洗/干燥噴嘴，設(shè)置在該取樣室中，以噴灑一種清洗液或一種流體至該取樣室中；一個(gè)清洗液供給裝置，連接該清洗/干燥噴嘴，以供給該清洗液至該清洗/干燥噴嘴；以及一個(gè)流體供給裝置，連接該清洗/干燥噴嘴，以供給該流體至該清洗/干燥噴嘴。
14.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該晶圓載置機(jī)構(gòu)包括一個(gè)載置臺(tái)；一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，該軸連接上述的載置臺(tái)；以及一個(gè)載置臺(tái)調(diào)整部，設(shè)置于該載置臺(tái)與該旋轉(zhuǎn)軸之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該萃取液噴灑機(jī)構(gòu)包括噴嘴或霧化器。
16.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該萃取液供給裝置內(nèi)包括設(shè)置有一個(gè)溫度調(diào)整器，控制該萃取液的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該清洗液供給裝置內(nèi)包括設(shè)置有一個(gè)溫度調(diào)整器，控制該清洗液的溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣系統(tǒng)，其特征在于該流體供給裝置內(nèi)包括設(shè)置有一個(gè)溫度調(diào)整器，控制該流體的溫度。
19.一種晶圓表面離子取樣方法，其特征在于包括(a).提供一個(gè)晶圓；(b).將該晶圓置于一個(gè)取樣室內(nèi)；(c).持續(xù)噴灑一種萃取液于該晶圓的欲采樣表面，以形成一層水膜，并維持該水膜的厚度使該晶圓的欲采樣表面上的離子污染物溶入該萃取液；以及(d).收集該取樣室底部的該萃取液。
20.根據(jù)權(quán)利要求第19項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣方法，其特征在于該步驟(c)包括使該晶圓傾斜一個(gè)角度，而使部分該萃取液流至該取樣室的底部。
21.根據(jù)權(quán)利要求第19項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣方法，其特征在于該步驟(c)包括旋轉(zhuǎn)該晶圓，而使部分該萃取液流至該取樣室的底部。
22.根據(jù)權(quán)利要求第21項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣方法，其特征在于該步驟(c)包括控制該晶圓的轉(zhuǎn)速，以控制該水膜的厚度。
23.一種晶圓表面離子取樣方法，其特征在于包括(a).提供一個(gè)晶圓；(b).將該晶圓置于一個(gè)取樣室內(nèi)；(c).持續(xù)噴灑一種萃取液于該晶圓的欲采樣表面，以形成一層水膜，并維持該水膜的厚度使該晶圓的欲采樣表面上的離子污染物溶入該萃取液，并使該晶圓傾斜一個(gè)角度，而使部分該萃取液流至該取樣室的底部；(d).持續(xù)噴灑該萃取液于該晶圓的欲采樣表面，以形成該水膜，維持該水膜的厚度使該晶圓的欲采樣表面的離子污染物溶入該萃取液，并旋轉(zhuǎn)該晶圓，而使部分該萃取液流至該取樣室的底部；以及(e).收集該取樣室底部的該萃取液。
24.根據(jù)權(quán)利要求第23項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣方法，其特征在于該步驟(d)包括控制該晶圓的轉(zhuǎn)速，以控制該水膜的厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求第23項(xiàng)所述的晶圓表面離子取樣方法，其特征在于該步驟(e)之前更包括重復(fù)該步驟(c)與該步驟(d)數(shù)次。
全文摘要
一種晶圓表面離子取樣方法，此方法是先提供欲檢測的晶圓，并將該晶圓置于取樣室內(nèi)，欲取樣的晶圓表面朝上。然后持續(xù)噴灑萃取液于晶圓的表面，以形成水膜，并維持水膜的厚度使晶圓表面的離子污染物溶入萃取液中。然后收集取樣室底部的萃取液。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1536636SQ03109378
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月8日
發(fā)明者溫瑞惠 申請(qǐng)人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司