TW201609311A - 晶圓處理裝置 - Google Patents

Abstract

一種晶圓處理裝置，包含一超臨界流體單元，及一化學機械研磨單元。該超臨界流體單元包括一可開啟且圍繞出一腔室的殼體，並包括一伸置於該腔室中並用以將超臨界流體供應至該腔室內的供給器，及一伸置於該腔室中並用以收集使用後之超臨界流體的收集器。該化學機械研磨單元包括一安裝於該腔室內的旋轉平台、一固定於該旋轉平台上的研磨板、一可移動地接觸該研磨板並用以維持該研磨板之平整度的研磨機構、一設置於該腔室之外並用以提供研磨劑的供應機構，及至少一與該研磨板間隔設置，且用以固定並使晶圓接觸該研磨板而進行研磨的承載機構。

Description

晶圓處理裝置

本發明是有關於一種處理裝置，特別是指一種晶圓處理裝置。

參閱圖1，為一習知的化學機械研磨裝置1，能利用化學腐蝕力以及機械研磨力對晶圓進行平坦化處理。該化學機械研磨裝置1包含一旋轉平台11、一固定於該旋轉平台11上並能隨該旋轉平台11旋轉的研磨板12、一接觸該研磨板12並用以持續研磨該研磨板12的研磨碟13，及一與該研磨板12間隔設置，且能吸附一待處理晶圓2並帶動該待處理晶圓2一同轉動的運送機構14。

對該待處理晶圓2進行平坦化處理時，該旋轉平台11持續旋轉，並且使固定於其上的研磨板12一同旋轉，此時該運送機構14吸附該待處理的晶圓2，並帶動該待處理晶圓2旋轉，且使該待處理晶圓2接觸正在旋轉的研磨板12，配合添加在該研磨板12上的化學藥劑而進行研磨。其中，該研磨板12持續對大量的待處理晶圓2進行研磨後，難免會有表面損傷。該研磨碟13即是在該研磨板12旋轉時持續對該研磨板12進行研磨，以維持該研磨板12表面的平整度，避免因該研磨板12的平整度而影響研磨晶 圓的效能。

另外，在處理晶圓的過程中，除了以機械研磨 對晶圓進行平坦化處理外，還必須將晶圓表面的金屬雜質盡可能清除，以免在進行後續加工時影響加工品質。而清除金屬雜質的方式，可利用超臨界流體直接接觸晶圓表面而進行清洗。而由於超臨界流體必須使採用物質維持在超過臨界溫度以及臨界壓力的情況下，才可以維持其超臨界流體的性質。因此，通常是在一維持在臨界溫度以及臨界壓力的腔室中，對晶圓進行使用超臨界流體的清洗。

然而，對晶圓分別進行化學機械研磨以及超臨 界流體清洗的過程中，晶圓需要在兩種設備之間運送，不但需要花費運送的時間，且對於表面清潔程度有高度要求的晶圓來說，在運送過程相當容易因外界環境的粉塵或者溫度而受汙染。

因此，本發明之目的，即在提供一種整合化學機械研磨以及超臨界流體清洗功能，以減少晶圓遭受汙染之機會的晶圓處理裝置。

於是，本發明晶圓處理裝置，包含一超臨界流體單元，及一化學機械研磨單元。

該超臨界流體單元包括一可開啟且圍繞出一腔室的殼體，並包括一伸置於該腔室中並用以將超臨界流體供應至該腔室內的供給器，及一伸置於該腔室中並用以收集使用後之超臨界流體的收集器。

該化學機械研磨單元包括一安裝於該腔室內的 旋轉平台、一固定於該旋轉平台上的研磨板、一可移動地接觸該研磨板並用以維持該研磨板之平整度的研磨機構、一設置於該腔室之外並用以提供研磨劑的供應機構，及至少一與該研磨板間隔設置，且用以固定晶圓，並使晶圓接觸該研磨板而進行研磨的承載機構。

該化學機械研磨單元之旋轉平台以及研磨板， 是設置於該超臨界流體單元的腔室中。對待處理的晶圓進行化學機械研磨的處理後，不需要將待處理的晶圓運送到其他位置，即能在同一位置對待處理的晶圓進行超臨界流體的清洗，減少運送過程中可能對所述晶圓造成的汙染。

本發明之功效在於：由於該化學機械研磨單元 的旋轉平台以及研磨板是設置於該超臨界流體單元的腔室中，故能整合化學機械研磨以及超臨界流體清洗的功能，在同一位置即能對待處理的晶圓進行化學機械研磨及超臨界流體清洗，減少所述的晶圓在運送過程中遭受汙染之機會。

3‧‧‧超臨界流體單元

31‧‧‧殼體

310‧‧‧腔室

311‧‧‧組合部

312‧‧‧底板部

313‧‧‧圍繞板部

314‧‧‧蓋板部

32‧‧‧供給器

33‧‧‧收集器

4‧‧‧化學機械研磨單元

41‧‧‧旋轉平台

42‧‧‧研磨板

43‧‧‧研磨機構

431‧‧‧第一機械臂

432‧‧‧旋轉基座

433‧‧‧研磨碟

44‧‧‧供應機構

441‧‧‧第二機械臂

442‧‧‧供應器

45‧‧‧承載機構

451‧‧‧第三機械臂

452‧‧‧轉動載座

5‧‧‧待處理晶圓

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體圖，說明一習知的化學機械研磨裝置；圖2是一立體分解圖，說明本發明晶圓處理裝置的一第一實施例；圖3是一立體圖，說明該第一實施例的一研磨機構；及 圖4是一立體分解圖，說明本發明晶圓處理裝置的一第二實施例。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明晶圓處理裝置之第一實施例包含一超臨界流體單元3，及一化學機械研磨單元4。

該超臨界流體單元3包括一可開啟且圍繞出一腔室310的殼體31，並包括一伸置於該腔室310中並用以將超臨界流體供應至該腔室310內的供給器32，及一伸置於該腔室310中並用以收集使用後之超臨界流體的收集器33。其中，該殼體31具有二可橫向彼此對開的組合部311，該等組合部311彼此組合圍繞出該腔室310，並能彼此對開而開啟該腔室310。

該化學機械研磨單元4包括一安裝於該腔室310內的旋轉平台41、一固定於該旋轉平台41上的研磨板42、一可移動地接觸該研磨板42並用以維持該研磨板42之平整度的研磨機構43、一設置於該腔室310之外並用以提供研磨劑的供應機構44，及至少一與該研磨板42間隔設置，且用以固定晶圓，並使晶圓接觸該研磨板42而進行研磨的承載機構45。其中，該研磨機構43具有一設置於該腔室310外的第一機械臂431、一連接於該第一機械臂431的旋轉基座432，及一固定於該旋轉基座432朝向該研磨板42之一面的研磨碟433。該供應機構44具有一設置於該腔 室310之外的第二機械臂441，及一連接於該第二機械臂441的供應器442。該承載機構45具有一設置於該腔室310之外的第三機械臂451，及一連接於該第三機械臂451並用以承載晶圓的轉動載座452。

該第一實施例可設置多個承載機構45而同時處 理多片晶圓，但圖2中為了便於說明，僅繪示一個承載機構45及一片待處理晶圓5。該第一實施例對該待處理晶圓5進行處理時，是先利用該承載機構45的轉動載座452承載該待處理晶圓5，藉由該第三機械臂451移動該轉動載座452，並使該待處理晶圓5接觸與該旋轉平台41一同旋轉的研磨板42。此時，該轉動載座452以與該旋轉平台41相同或者相反的方向進行轉動，且該供應機構44的第二機械臂441會移動該供應器442，對該研磨板42供應進行研磨時所需的研磨劑。藉由旋轉研磨的動作，能除去該待處理晶圓5表面的不規則結構或者是特定的材料，對承載於該轉動載座452上的待處理晶圓5進行平坦化處理。要特別說明的是，該供應機構44所供應的研磨劑，能與欲除去的材料進行反應，弱化所述材料與晶圓之矽成分間的化學連接結構，使得所述材料較易因研磨的動作而被除去。

參閱圖3，在對大量的晶圓進行研磨後，該研磨 板42難免會因頻繁磨耗而使表面不平整，若該研磨板42的表面不平整時，會使得研磨晶圓的效果變差。為了維持該研磨板42進行研磨之表面的平整度，該研磨機構43的第一機械臂431能移動該旋轉基座432及固定於該旋轉基 座432上的研磨碟433，使該研磨碟433與該研磨板42接觸。此時，該旋轉基座432能以與該旋轉平台41相同或者相反的方向帶動該研磨碟433旋轉，藉由該研磨碟433與該研磨板42的彼此磨擦而恢復該研磨板42的平整度。要特別說明的是，為了確保該研磨碟433能完整地對整個研磨板42進行研磨，該第一機械臂431能帶動該旋轉基座432及該研磨碟433在該研磨板42上移動，以對該研磨板42上的所有範圍進行研磨。要特別說明的是，該研磨碟433必須採用硬度較該研磨板42要高的材質，才能具有較好的研磨功效。例如可使用鑽石當作該研磨碟433的材料，但不以此為限。

重新參閱圖2，對該待處理晶圓5進行化學機械 研磨後，能藉由該第一機械臂431、第二機械臂441，及第三機械臂451分別將該旋轉基座432與該研磨碟433、該供應器442，及該轉動載座452移離該腔室310的範圍之外。 此時該殼體31的該等組合部311能彼此結合而封閉該腔室310，並且自該超臨界流體單元3的供給器32對該腔室310供給超臨界流體，使超臨界流體能接觸該待處理晶圓5，並清洗該待處理晶圓5之表面的金屬雜質。而當清洗的動作結束後，使用後的超臨界流體是由該超臨界流體單元3的收集器33進行收集，並進行後續的處理和排放。另外，處理該待處理晶圓5的步驟，也能先封閉該腔室310而進行超臨界流體的清洗，再使該殼體31的該等組合部311開啟而進行化學機械研磨的處理，能配合產業上的實際需求進 行調整。

雖然對該待處理晶圓5進行處理的環境，通常 是在無塵室中，但在無塵室中仍難免會有少量的粒子，在每次運送晶圓的過程中，都會提高使晶圓被所述粒子汙染的機會。由於該化學機械研磨單元4的旋轉平台41以及研磨板42是設置於該殼體31的腔室310內，因此在分別對該待處理晶圓5進行化學機械研磨的處理，以及超臨界流體的清洗時，能在同樣的位置進行，而不需將該待處理晶圓5運送至別的位置。藉由該第一實施例的設計，能減少該待處理晶圓5被運送的次數，有效減少使該待處理晶圓5被汙染的機會，並藉此提高晶圓加工的品質。

參閱圖4，為本發明晶圓處理裝置的第二實施 例，與該第一實施例的差異在於：該超臨界流體單元3之殼體31具有一底板部312、一連接該底板部312之周緣的圍繞板部313，及一可開啟地連接於該圍繞板部313的蓋板部314，該旋轉平台41是安裝於該底板部312。由於該蓋板部314是可開啟地連接於該圍繞板部313，因此能在對該待處理晶圓5進行化學機械研磨的處理後，以該蓋板部314封閉該腔室310，再進行超臨界流體的清洗，或者是先封閉該腔室310進行超臨界流體的清洗，再開啟該蓋板部314而進行化學機械研磨的處理，能與該第一實施例達成相同的功效。

綜上所述，該化學機械研磨單元4的旋轉平台 41以及研磨板42是設置於該超臨界流體單元3的腔室310 中，配合可開啟或封閉該腔室310的殼體31，能整合化學機械研磨以及超臨界流體清洗的功能，在同一位置即能對待處理晶圓5進行化學機械研磨及超臨界流體的清洗，減少該待處理晶圓5在運送過程中遭受汙染之機會，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧超臨界流體單元

31‧‧‧殼體

310‧‧‧腔室

311‧‧‧組合部

32‧‧‧供給器

33‧‧‧收集器

4‧‧‧化學機械研磨單元

41‧‧‧旋轉平台

42‧‧‧研磨板

43‧‧‧研磨機構

431‧‧‧第一機械臂

432‧‧‧旋轉基座

433‧‧‧研磨碟

44‧‧‧供應機構

441‧‧‧第二機械臂

442‧‧‧供應器

45‧‧‧承載機構

451‧‧‧第三機械臂

452‧‧‧轉動載座

5‧‧‧待處理晶圓

Claims (10)

1. 一種晶圓處理裝置，包含：一超臨界流體單元，包括一可開啟且圍繞出一腔室的殼體，並包括一伸置於該腔室中並用以將超臨界流體供應至該腔室內的供給器，及一伸置於該腔室中並用以收集使用後之超臨界流體的收集器；及一化學機械研磨單元，包括一安裝於該腔室內的旋轉平台、一固定於該旋轉平台上的研磨板、一可移動地接觸該研磨板並用以維持該研磨板之平整度的研磨機構、一設置於該腔室之外並用以提供研磨劑的供應機構，及至少一與該研磨板間隔設置，且用以固定晶圓，並使晶圓接觸該研磨板而進行研磨的承載機構。
2. 如請求項1所述的晶圓處理裝置，其中，該研磨機構具有一設置於該腔室外的第一機械臂、一連接於該第一機械臂的旋轉基座，及一固定於該旋轉基座朝向該研磨板之一面的研磨碟。
3. 如請求項2所述的晶圓處理裝置，其中，該旋轉基座與該旋轉平台的轉動方向相同。
4. 如請求項2所述的晶圓處理裝置，其中，該旋轉基座與該旋轉平台的轉動方向相反。
5. 如請求項1所述的晶圓處理裝置，其中，該供應機構具有一設置於該腔室之外的第二機械臂，及一連接於該第二機械臂的供應器。
6. 如請求項1所述的晶圓處理裝置，其中，該承載機構具有一設置於該腔室之外的第三機械臂，及一連接於該第三機械臂並用以承載晶圓的轉動載座。
7. 如請求項6所述的晶圓處理裝置，其中，該轉動載座與該旋轉平台的轉動方向相同。
8. 如請求項6所述的晶圓處理裝置，其中，該轉動載座與該旋轉平台的轉動方向相反。
9. 如請求項1所述的晶圓處理裝置，其中，該超臨界流體單元之殼體具有二可橫向彼此對開的組合部。
10. 如請求項1所述的晶圓處理裝置，其中，該超臨界流體單元之殼體具有一底板部、一連接該底板部之周緣的圍繞板部，及一可開啟地連接於該圍繞板部的蓋板部，該旋轉平台是安裝於該底板部。