TW200301930A - Semiconductor wafer edge grinding system - Google Patents

Description

200301930 五、發明說明（1) 【發明所屬技術領域】 本發明係一種鏡面研磨半導 稜邊研磨系統，可鏡：：磨卜統乾匕― 體日日圓圓周斜面、[J]田*山& 乾燥半道_ 口端面。斜51周…以及缺口部之缺口斜面：： 於半導體晶圓上用作定位之嵌 = =?)，包含缺口部分之半導體晶圓圓週上下， 之斜面。第1圖（a)係半導體晶圓平面圖；』广成 '、+ V體晶圓W之部分剖視圖。 弟1圖 周圍之斜視圖。丰邕糸敌大缺口N m鬥闲2 導晶固之圖案形成面Sp、圓周叙 八址：“sc ’由於會於後續作業中導致塵#Sb ί缺：N斜面、缺口端面，均需行鏡面加工。•因此包 形忐：5體製造作業中，必須數次去除圖案形成面sD =先阻膜(Photo resist)，此種光阻膜亦所 5 =外側、圓周斜面Sb以及圓周端面 側圖 ::::或未完全除清，，留之光阻膜會引發:i [矣：者於圖案面上，即會降低半導體、 此，必須切實完全去除圖案形成面之外光阻膜车因 【先前技術】 為研磨（稜邊研磨）上述圓周 =、缺口端面Scn，以往所用晶圓二缺； 行研磨，亦即，面對此種發生頻率不研二:員，長=

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晶圓皆需花費 .平均研磨作業 本發明未解 低平均處理費 且不論研磨條件 一無法突破之瓶 旨在提昇稜邊研 長時間研磨， 處理量遂遭遇 決上述問題， 用。 改善與否，其 頸。 處理置以及降 【發明内容】 上述問題，可择以 解決方法，係以裝哉方式予以解決。亦即，第1個發明 邊研廢罝_ 戟/卸載單元、晶圓對位裝置、晶圓稜 元、運#I ]晶圓洗淨單元、晶圓乾燥單元、晶圓檢查單 /卸葡」早疋、控制單元之晶圓棱邊研磨系統；上述裝載 晶圓對位时-」裝叹此同時收納數個晶圓之晶圓匣；上述 口面對=I兀，可將晶圓中心固定於預定位置，使晶圓缺 個子W ί定方向；上述晶圓稜邊研磨單元，係以單一或數 面、早元組成，具有研磨缺口斜面、缺口端面、圓周斜 笋，周端面之稜邊研磨功能；上述晶圓洗淨單元，具有 ^元乎液清洗研磨後晶圓所附污物之清洗功能；上述乾燥 m μ 具有去除附著於晶圓上洗淨液之乾燥功能；上述晶 研廢一早^ ’係具檢查經上述晶圓稜邊研磨單元處理後之 組面檢查功能；上述運送單元，係以單一或數個子單元 :i具有將晶圓自上述裝載/卸載單元之晶圓匣運送至 上述Ϊ圓對位單元之運送功能、自該晶圓對位單元運送至 一述晶圓稜邊研磨單元之運送功能、自該晶圓稜邊研磨單 凡運适至上述晶圓洗淨單元之運送功能、自該晶圓洗淨單 凡運运至上述晶圓乾燥單元之運送功能、自該晶圓乾燥單

五、發明說明（3) 元運送至上述晶圓檢查單元 处 元運送至原本晶圓“ 、自該晶圓檢查 查單元運送至上述晶送功能、:以及自上述晶圓： 70，除能控制上述各單元動：：之運达功能’上述控制工 檢測出研磨不足日丰 卜，尚於上述晶圓檢杳軍一 V俱不足日守，控制上述早兀 回迗至上述對位單元。 、早兀將忒研磨不足晶 第二發明解決方法，係 統，另加卜至、富、、，r 〜明之日日圓稜邊研磨糸 :加上再運运緩衝存儲器 甩系 能，以及自上述再運逆再運送緩衝存儲器之運送功 晶圓檢查單4=::運：將上述研磨不足晶圓自上述 位單元。早自该再運送緩衝存儲器送至上述晶圓對 第三發明解決方法，係銶 統，以上述再運送線徐上ί ί 一發明之晶圓稜邊研磨系 徵。 、' 子儲态，裝設於晶圓匣之凹槽為特 【實施方式】 第3圖係晶圓稜邊研磨中，一 研磨不足發生率之關孫間本曰囡之研磨設定時間與 定時間扨且 ^ ”回表。從该圖表可明顯看出研磨毅 居菸>1 *長，研磨不足發生率亦隨之降低。為降低研磨不 J =而設定長時間研磨，導致整體研磨時間增加，欲 仔規疋内晶圓所需花費之平均處理費用亦隨之提高。相反 200301930 五、發明說明（4) 來看，設定短時間研磨，則 能下降，亦辦加羋可熠不疋心生羊挺问，導致產 方法所付之研磨時間盥平 ^ 而行，欲求最低平均；理費用f聯性。”知方法 此係以所古曰同 處費而設定最適當之研磨時間， 磨穿置"：：Ζ磨時間皆同為前提，亦或晶圓僅通過研 以：亦即為對應發生頻率過低之此現象 與否，苴^I二ί經常時間研磨。為此不論研磨條件改善 法* ”千句研磨作業處理量、以及費用刪減遂遭遇一航 /安大破之瓶頸。 ·^热 本發明遂設定較短研磨時間，而晶 部不僅限一，將研磨二Μ表置久數 :應不足之曰曰圓重仃再次研磨，以解決研 足之問題，藉此改善平均處理量並可降低平均處理費 第5圖係本發明一例之晶圓稜邊研磨系統平面圖。此圖 I不，圓稜邊研磨系統丨，係備有裝載/卸載單元2、晶圓 I ^ ΐ元3、晶圓稜邊研磨單元4、晶圓洗淨單元5、晶圓 乾燥單元6、晶圓檢查單元7、運送單元8以及控制單元g ; ^甚，，除此單元外，晶圓棱邊研磨系統丨更可備有緩衝， 子儲單位12、良調（conditioning)晶圓載置單元13、以及 再運送緩衝存儲器。上述單元配置如第5圖所示，其中再 運送緩衝存儲器並無列於圖中。 △裝載/卸載單元2，係由一可從本體框架外側分離之平 $狀單元（此實施例中係有2具裝載/卸載單元2 )所構成， "上載有晶圓匣21 。晶圓匣21上有數多凹槽（slot)，晶圓

第8頁 200301930 呈水平方向插入凹槽内，晶圓匣21各自供給/排出灵晶圓 稜，研磨，統1内。另，晶圓£ 2 1係具—可取下單面外蓋 t达閉式粕’藉裝載/卸載單元2進行裝填同時，晶圓稜 、=磨系統1内外盍開關裝置（圖面上未示）即取下外蓋， 此k經，開口藉運送單元8，供晶圓自由進出。 —對位單元3，可將工作台上裝填之晶圓中心，固定於預 =位置上’並使晶圓缺口對準預定方向。晶圓置於此單元 J 對孤形疋位益自兩側夾住晶圓，對準中心後使 曰曰圓附於檯面上，緩慢迴轉。穿透型光電感應器偵測到缺 口切面，即就該位置以預定角度迴轉，藉此固定位置及其 方向。 晶圓棱邊研磨單元4，於此實施例中具2具子單元，亦即 由缺口研磨單元41與圓周研磨單元42所組成。缺口研磨單 元41係針對晶圓缺口斜面Sbn以及缺口端面研磨所設 計。，如特願20 0 1 - 1 839 88號所載一種使晶圓呈水平、傾 斜狀悲，滴下淤漿並使研磨工具振盪動作以行研磨之研磨 裝置。而圓周研磨單元42，則係針對晶圓圓周斜面“以及 圓周端面Sc研磨所設計，例如特願2 0 0 0 —33 93 〇5號所載一 種各沿圓周斜面Sb以及圓周端面Sc進行之研磨工具，以及 滴下淤漿加以研磨之研磨裝置。 晶圓洗淨單元5，係由第1洗淨單元51及第2洗淨單元52 所組成，如特願2 〇〇 1 -3 5 329 3號所載，以迴轉柔軟海綿刷 同時，添加洗淨液並迴轉晶圓加以洗淨之洗淨裝置。第1 洗淨單元51係清洗有機污物、第2洗淨單元52則清洗無機 200301930 五、發明說明（6) 污物；洗淨液前者用氨過水（氨與過氧化氬水溶液），後者 則用弗酸。 晶圓乾燥單元6亦即所謂旋轉脫水機，高速迴轉呈水平 狀態之晶圓，藉離心力瀝乾其上所附洗淨液。另，因晶圓 中心部分不受離心力影響，故吁另借助適當氣體，例如喷 射氮氣’將附著洗淨液吹至可受離心力作用之部分。 晶圓檢查單元7，係一檢查經晶圓稜邊研磨單元4研磨 後’其上光阻膜是否完全去除之光學電子檢查裝置，可使 用特許第299 971 2號、特開平11 _ 35 1 850號公報所載檢查裝 置。 一 中間緩衝存儲單元12，設於圓周研磨單元42旁，係用於 稜邊研磨結束後，暫時放置附著淤泥污物之晶圓。另 置單元13，設於晶圓定位單元3上方，用以載置良 換研磨工具時’因新研磨工具會引起晶圓表 藉以調整研磨工具表面狀態。此== 曰：Ϊ替代(d_y)晶圓。良調晶圓載置單元13， Χ = 系統内、於交換工具時暫時存放晶圓，以 磨==查單元7，將判定研磨不足之晶圓重行研 向盥位置，因：圓重新送回晶圓定位單元3，1須固定方 此段等待時田間“將曰曰圓运回。再運送緩衝存儲器即用於 、、Β中暫置晶圓。再運送緩衝存儲器，可獨立設 五、發明說明（7) 於適當部位，於此每 凹槽中，因此利用：：:：因欲將晶圓送回晶圓匣21之 緩衝存儲器。 义S。载置早70 1 3之一部分，作為再運送 運送單元8，可由罝 ,. 例中則由第i運穿3 ；；或數個搬運機器人組成，此實施 83、第4運，單成第2運送單元82、第3運送單元 藉軌道可沿箭頭“ ：：2具手掌、2具多關節操作手臂， 裝載/却載單元2’、晶位ί第;運送單元81，可移動至 圓乾燥單元6、晶圓=位早7、缺口研磨單元41、晶 作.自裝載/卸载單元2之丁？各種運运工 3、自晶圓定位單元C|、S、,, s B 運达至日日圓定位單元 單元⑴、自晶=焊圓棱邊研磨單元4(缺口研磨 圓檢查單-運 送至晶圓定位單元3、自Μ曰=曰、自曰曰圓檢查單元7運 定位單元3、·晶圓乾二圓载置單元13運送至晶圓 β日日圓乾你早兀6運送至 13、自晶圓檢查單元7運送至再運 早兀 再運送緩衝存儲器自晶圓定位單元3。衝存儲杰、以及自 第2運送單元82，設於晶圓棱邊研磨單元 元41及圓周研磨單元42上方，框體η 、、口研磨單 磨單元41及圓周研磨單元42間移動，備二:為於缺口研 式抓取裝置。藉此將晶圓自缺口研磨單元動之爪 磨單元42。 運至圓周研 第3運送單元83，係一備有單一手臂 沭之搖動型搬運機！ 200301930

人可將晶圓自圓周研磨單元42搬運至中間緩衝存儲單 / η 尊 運送單元84，與第}運送單元81同樣擁有2具手掌、 關，操作手臂，可沿軌道朝箭頭B方向移動至中間 ^儲早7012、第1洗淨單元51、第2洗淨單元52、晶圓乾 々卞早兀6。可按照以下順序搬運晶圓： 中間緩衝存儲單元1 2 —第1洗淨單元5 i ^間緩衝存儲單元12 —第2洗淨單元52 第1洗淨單元51 —第2洗淨單元5 2 第2洗淨單元52 —晶圓乾燥單元6 集5::凡9二未表不☆圖式中，1由單·或複數子單元 腦：以杵二ΐ分開設置’則需一藉通信線連接之控制電 主，從曰ϋ各單元動作’第6圖係以上述控制概要為 。日日Η輸达硯點加以說明之流程圖。 曰曰圓Ε21裝載於裝載/卸 一 開閉機關，可將穷閉莫“=早猎圖式未顯不之可 通過開口自凹裝置内部㈣。第1運送單元81 圓對位單元3 /依事送至晶圓對位單元3⑽）。晶 向（S02)。 事先攻疋校對晶圓裝填位置，固定其方 第1運送單元8 1，將固定位置後 元41桌面上，此時卓面上曰位//ϋ达至缺口研磨單 單元3固定位置盘方a曰曰圓位置與方向皆已由晶圓對位 水单赤千* , 〇方向，缺口研磨單元41 ,可使晶圓保持 或垂直狀態，亦即藉逐漸改變傾斜角度，滴下於藥並 五、發明說明（9) 使研磨工具振盪動作以研磨缺口。 第2運送單元82，可將缺口研磨作業完畢之晶圓，自缺 口研磨單元41搬運至圓周研磨單元42，圓周研磨單元42係 將所運送晶圓，沿圓周斜面Sb、圓周端面Sc所設之研磨工 具、以及滴下游漿以行研磨。 第3運送單元83 ’可將圓周研磨作業完畢之晶圓，置於 :間緩衝存儲單元12上(S〇5)。-待第1洗淨單元5卜淨空'， :4運單元8 4便.將晶圓自中間緩衝存儲單元丨2搬 洗淨皁元51，纟要用於洗淨有機污物(s〇6)，更 4弟運 = 曰圓搬運至相鄰之第2洗淨單元52，洗淨 η經第4運送單元84送至晶圓乾燥單元6， 於此錯冋速迴轉產生離心力以瀝乾其上洗淨液。 =後之晶圓’經们運送單元81送至 於此晶圓檢查單元7，檢杳曰圓祛、息π也 w似一早兀（ 去除朵一日日圓#夂邊研磨皁元4是否已完全 除^阻膜（S09)。根據預定標準審查結果，以判斷合格 /不a格。若合格（YES)則藉第i運送單元。 晶圓匣之凹槽中（s 11 )。 、日日0收、、、内至 若檢查不合格，亦即研磨不足（N0)，則 一 2該晶圓送往再運送緩衝存儲器(S12)，曰 二： :存：器使用晶圓E凹槽、亦即 置再= 分:當然也可另設置專用再運送緩衝㈣^早心之4 曰曰圓對位單元3淨空時，第1運矣σσ 存儲器上晶圓(研磨不足之即將再運送緩衝 心日日阔）重仃迗回晶圓對位單元 200301930 五、發明說明（ίο) 3。且上述再運送緩衝存儲器係 之暫存場所，若晶圓對位單元 f待曰曰®對位單元3淨空 圓送至再運送緩衝存儲器中，可* ^使用，則不需將晶 入晶圓對位單元中。 匕過v驟^2，直接裝填 晶圓反覆重行上述研磨處理直 上仍不合格者，則或有其他原因，；重行2、3遍以 理。 了將該日日圓取出單獨處 交換研磨工具（研磨布）時， ^ ^81 . ^ / } ^ 1 ^ 調晶圓載置單元1 3取出良碉曰Ba C1之動作，換為自良 3;此時為省略晶圓檢查單1==運= 曰圓對位單元 第1運送單元81將良調晶圓送回^—日’換為步^_(S〇9)， 即再送回晶圓對位單元3。 载置單7G1 3 ,亦 以上說明範例之晶圓稜邊研磨系統， 位置’因而研磨帶有缺口之晶圓；：：：疋 (广〜㈣之直線狀定位裝置 f，可將上耗口研磨單元41幻奐為能研 J、 定位板端面之定位板研磨單元。 " 另:再運送緩衝存儲器只能暫存—定數量之研磨不足晶 圓’為解決研磨不足問題可將再研磨時間設定得較通常為 短，如此再研磨作業即能以較快速度完成，提高效率。 上述晶圓稜邊研磨系統1，於晶圓稜邊研磨單元4進行曰 m严杳’二運送/元8送至晶圓檢查單元7，經晶圓檢Z 早兀7松查日日固研磨面，若得出研磨不足檢查結果，則將 第14頁

I 200301930 五、發明說明（11) 該晶圓經運送單元8重行送回晶圓稜邊研磨單元4。如此即 可不需如習知晶圓稜邊研磨系統，為完全研磨光阻膜而設 定大量研磨時間，此晶圓棱邊研磨系統1，只需重行處理 研磨不足之晶圓，因此單牧晶圓所需研磨時間與平均處理 費用之關係及如第4圖所示曲線般，全體大幅降低。再 者，於此曲線b最低點處以試行錯誤與統計處理計算單次 研磨時間，可以更低平均處理費用進行晶圓稜邊研磨。

藉本發明晶圓稜邊研磨系統，即不需如習知晶圓棱邊研 磨系統般為求完全研磨光阻膜而設定長時間研磨，因研磨 時間過短引起鮮見之研磨不足現象，只需重行研磨即可解 決，因此單枚晶圓所需研磨時間及平均處理費用亦全體大 幅降低。為此可提高晶圓棱邊研磨生產率 (through-put )，並降低平均處理費用。

第15頁 200301930 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1 .圖 (a) 係半導體晶圓平面圖 (b) 係半導體晶圓W之部分剖面圖 第2圖 放大後之缺口 N周圍斜視圖 第3圖

晶圓稜邊研磨中，單牧晶圓之研磨設定時間與研磨不足發 生率之關係圖 第4圖 研磨時間與平均處理費用之關係圖 第5圖 本發明1實施例之晶圓稜邊研磨系統平面圖 第6圖

以控制概要為主，自晶圓運送觀點說明之流程圖 符號說明 1. 晶圓稜邊研磨系統 2. 裝載/卸載單元

第16頁 200301930 圖式簡單說明 3. 晶圓定位單元 4. 晶圓稜邊研磨單元 5. 晶圓洗淨單元 6. 晶圓乾燥單元 7. 晶圓檢查單元 8. 運送單元 9. 控制單元 11. 框體 12. 中間緩衝存儲器 13. 良調晶圓載置單元 21.晶圓匣 4 1. 缺口研磨單元 42.圓周研磨單元 51.第1洗淨單元 5 2.第2洗淨單元 81. 第1運送單元 82. 第2運送單元 83. 第3運送單元 84. 第4運送單元 Sb.圓周斜面 Sc. 圓周端面 Sp.圖案形成面 Sbn. 缺口斜面 Sen. 缺口端面 第17頁

200301930 圖式簡單說明 N. 缺口 W.晶圓

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Claims (1)

1. 備有裝載/ 、晶圓洗淨 元、控制單 複數晶圓之 定於預定位 研磨單元， 面、缺口端 述晶圓洗淨 之清洗功能 液之乾燥功 棱邊研磨單 係以單一或 載單元之晶 該晶圓對位 、自該晶圓 功能、自該 功能、自該 功能、自該 能、以及自 運送功能； 尚於上述晶 單元，將該 述上述晶圓 1 · 一種.晶圓 晶圓定位單 乾燥單元、 載/卸載單 述晶圓對位 缺口面對固 數個子單元 面、圓周端 藉洗淨液清 單元，具有 圓檢查單元 研磨面檢查 組成，具有 上述晶圓對 上述晶圓稜 元運送至上 元運送至上 &運送至上 元運送至原 查單元運送 元’除能控 檢測出研磨 圓自上述晶 稜邊研磨系 元、晶圓稜 晶圓檢查單 元，可装設 單元，可將 定方向；上 組成，具有 面之稜邊研 洗研磨後晶 去除附著於 係具檢查 功此；上述 將晶圓自上 位單元之運 邊研磨單元 述晶圓洗淨 述晶圓乾燥 述晶圓檢查 本晶圓匣凹 至上述晶圓 制上述各單 不足時，控 圓檢查單元 統’特徵係 邊沿枚单元 元、運送單 能同時收納 晶圓中心固 述晶圓稜邊 研磨缺口斜 磨功能；上 圓所附污物 晶圓上洗淨 經上述晶圓 運送單元， 述裝載/卸 送功能；自 之運送功能 單元之運送 單元之運送 單元之運送 槽之運送功 對位單元之 元動作外， 制上述運送 重行送至上 卸載單元、 單元、晶圓 元；上述裝 晶圓1£ ;上 置，使晶圓 係以早一或 面、圓周斜 口口一一 早兀，具有 ，上述乾燥 能；上述晶 7L處理後之 數個子單元 圓IE運送至 單元運送至 棱邊研磨單 晶圓洗淨單 晶圓乾燥單 晶圓檢查單 上述晶圓檢 上述控制單 圓檢查單元 研磨不足晶 對位單元。

   200301930 六、申請專利範圍 2·如申請專利 徵係為備有再 元，具有自上 自上述再運送 能；上述控制 述運送單元， 緩衝存儲器並 般搬運至上述 3 ·如申請專利 係如上所述再 範圍第1項所述之晶圓稜邊研磨系統，其特 運送緩衝存儲器，甚或備有使上述運送單 述晶圓檢查單元至上述再運送緩衝存儲器、 緩衝存儲器至上述晶圓對位單元之搬運功 單元，於發現研磨不足情況時，尚可控制上 將晶圓自上晶圓檢查單元搬運至上述再運$ 加以存放，之後再從上述再運從π & —〜、 緩衝存儲哭 晶圓對位單元。 °° 範圍第2項所述晶圓稜邊研磨系統，其特& 運送缓衝存儲器’可以晶圓匣之凹槽代。