TW202245035A - 晶圓邊緣修整裝置及晶圓邊緣修整方法 - Google Patents

Abstract

一種晶圓邊緣修整裝置，包含由腔室殼體定義的處理腔室。處理腔室內具有配置成固持晶圓結構的晶圓夾盤。此外，刀片配置在晶圓夾盤的邊緣附近，且配置成移除晶圓結構的邊緣部分並定義晶圓結構的新側壁。雷射感測器裝置配置成將受引導的雷射光束朝向晶圓夾盤的頂部表面引導。雷射感測器裝置配置成測量晶圓結構的分析區域的參數。控制電路系統耦合到雷射感測器裝置及刀片。控制電路系統配置成當參數與預定閾值偏離至少預定偏移值時啟動損害預防製程。

Description

晶圓邊緣修整裝置及晶圓邊緣修整方法

本發明實施例是有關於一種晶圓邊緣修整裝置及晶圓邊緣修整方法，且特別是有關於一種具有雷射感測器裝置的晶圓邊緣修整裝置及晶圓邊緣修整方法。

半導體裝置製造是一種用於形成日常電子裝置中所存在的積體電路的製程。製造流程是多步驟序列的微影和化學處理步驟，在此期間在由半導體材料構成的晶圓上逐漸形成電子電路。在製造期間，晶圓的邊緣可能變得受損或不合適用在電子電路。因此，可在製造期間修整晶圓的邊緣。

一種晶圓邊緣修整裝置包括處理腔室、晶圓夾盤、刀片、雷射感測器裝置以及控制電路系統。所述處理腔室由腔室殼體定義。所述晶圓夾盤配置在所述處理腔室內，且配置成固持晶圓結構。所述刀片配置在所述晶圓夾盤的邊緣附近，且配置成移除所述晶圓結構的邊緣部分並定義所述晶圓結構的新側壁。所述雷射感測器裝置配置成將受引導的雷射光束朝向所述晶圓夾盤的頂部表面且在所述晶圓夾盤的所述邊緣與所述晶圓夾盤的中心之間引導，其中所述雷射感測器裝置配置成測量所述晶圓結構的分析區域的參數。所述控制電路系統耦合到所述雷射感測器裝置及所述刀片，其中所述控制電路系統配置成當所述參數與預定閾值偏離至少預定偏移值時啟動損害預防製程。

以下公開內容提供用於實施所提供主題的不同特徵的許多不同實施例或實例。下文描述元件和佈置的特定實例以簡化本公開。當然，這些特定實例僅是實例且並不意圖為限制性的。舉例來說，在以下描述中，第一特徵在第二特徵上方或在第二特徵上形成可包含第一特徵與第二特徵直接接觸地形成的實施例，且還可包含可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵以使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本公開可在各種實例中重複附圖標記和/或字母。此重複是出於簡單和清楚的目的，且本身並不規定所論述的各種實施例和/或配置之間的關係。

此外，為易於描述，本文中可使用例如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”以及類似術語的空間相對術語，以描述如圖中所示出的一個元件或特徵與另一（些）元件或特徵的關係。除圖中所描繪的定向以外，空間相對術語意圖涵蓋器件在使用或操作中的不同定向。裝置可以其它方式定向（旋轉90度或處於其它定向），且本文中所使用的空間相對描述詞可同樣相應地進行解譯。

在半導體裝置製造期間，積體電路可在由半導體材料製成的晶圓結構上形成。在一些製造方法中，晶圓結構的邊緣在製造期間變得受損及/或不可靠，且因而被移除。舉例來說，在一些實施例中，晶圓結構可在其邊緣處翹曲。在其它實施例中，多個晶圓及/或層彼此堆疊且彼此接合，且在堆疊的邊緣處，接合可能較弱。再進一步，在一些實施例中，機械手（robot）可能在邊緣處接觸晶圓結構以供運輸，從而導致損害。在一些此類實施例中，多個晶圓的整個邊緣部分被移除，而在一些其它實施例中，僅從彼此接合的多個晶圓的堆疊中的一個晶圓移除邊緣部分。

因此，半導體裝置製造可包含晶圓邊緣修整製程，所述晶圓邊緣修整製程使用刀片來移除晶圓結構的受損邊緣部分。晶圓邊緣修整製程可在包括晶圓夾盤（chuck）的處理腔室中進行，所述晶圓夾盤在晶圓邊緣修整製程期間固持晶圓結構。在一些實施例中，刀片耦合到主軸，所述主軸使刀片圍繞主軸的軸線連續旋轉。在一些實施例中，晶圓夾盤旋轉，而刀片（儘管圍繞主軸旋轉）相對於其在處理腔室中的位置保持靜止。

然而，在一些實施例中，隨著刀片從晶圓結構的中心部分修整晶圓結構的邊緣部分，應力（例如拉伸應力、壓縮應力等）開始在刀片附近的區域處的晶圓結構的剩餘中心部分中積聚。在一些情況下，應力可導致晶圓結構的層之間出現剝離，接著開裂。因此，晶圓結構的部分斷裂，而使得晶圓結構在晶圓邊緣修整製程之後比在晶圓邊緣修整製程之前更受損。

本公開的各種實施例涉及一種用於晶圓邊緣修整製程的處理腔室，所述處理腔室包括晶圓夾盤、耦合到主軸的刀片以及雷射感測裝置，所述雷射感測裝置配置在刀片旁，且配置成檢測晶圓結構中的應力以減輕對晶圓結構的損害（例如開裂、剝離）。在一些實施例中，雷射感測裝置包括用於執行共聚焦雷射掃描顯微鏡（confocal laser scanning microscopy；CLSM）製程的共聚焦雷射，所述共聚焦雷射掃描顯微鏡製程以光學方式檢測晶圓結構的形貌（topography）及內部晶體結構。在一些實施例中，共聚焦雷射是導向恰好在刀片旁邊的區域處的晶圓夾盤，以使得CLSM製程可分析晶圓結構的恰好在被修整的晶圓結構旁邊的分析區域。CLSM製程與晶圓邊緣修整製程即時地（real-time）進行。

在一些實施例中，CLSM製程測量晶圓結構的形貌，且基於拉曼散射（Raman scattering）來測量晶體結構。當如由CLSM製程所測量的拉曼峰值與預定拉曼閾值偏移預定偏移值時，控制電路系統觸發損害預防製程啟動。預定偏移值指示如果不使用損害預防製程，那麼在晶圓結構中積聚的應力將很快開裂及/或剝離。在一些實施例中，損害預防製程減小晶圓夾盤及/或刀片旋轉的速度。在一些其它實施例中，損害預防製程改變處理腔室及/或在晶圓邊緣修整製程期間所使用的冷卻液體的溫度。在又其它實施例中，損害預防製程改變處理腔室的一些其它條件以減小在晶圓結構中出現開裂、剝離及/或其它損害的機率，以提高晶圓邊緣修整製程和所得積體電路的可靠度。

圖1示出包括配置在晶圓夾盤上方的雷射感測器裝置的晶圓邊緣修整裝置的一些實施例的橫截面視圖100。

圖1的晶圓邊緣修整裝置包括由腔室殼體102定義的處理腔室101。在一些實施例中，晶圓夾盤104配置在處理腔室101的底部附近，且配置成在晶圓邊緣修整製程期間固持晶圓結構108。在一些實施例中，晶圓結構108具有等於第一距離d1的厚度。在一些實施例中，晶圓夾盤104配置在第一主軸106上方，耦合到第一主軸106，且受第一主軸106控制。在一些實施例中，第一主軸106耦合到控制電路系統122，且配置成根據受控制電路系統122控制的某一旋轉速度旋轉110。因此，在一些實施例中，晶圓夾盤104配置成旋轉110，從而使配置在其上的晶圓結構108旋轉。在一些實施例中，晶圓夾盤104配置成在晶圓夾盤104的旋轉110和晶圓邊緣修整製程的其它步驟期間緊固地固持晶圓結構108。在一些實施例中，晶圓夾盤104通過靜電接觸、真空吸引或一些其它合適的緊固技術固持晶圓結構108。

在一些實施例中，刀片112配置在晶圓夾盤104上方以及晶圓結構108的邊緣部分108o上方。在一些實施例中，刀片112包括嵌入刀片112中的金剛石114以有助於由刀片112提供的切割的精確度和準確度。在一些其它實施例中，刀片112可包括除金剛石114之外的其它材料。在一些實施例中，刀片112耦合到配置成使刀片112旋轉118的第二主軸116。在一些實施例中，第二主軸116耦合到控制電路系統122，其中控制電路系統122可控制第二主軸116和刀片112的旋轉速度。在一些實施例中，第二主軸116固定到腔室殼體102的內部側壁。在一些其它實施例中，第二主軸116可上下移動以用於在處理腔室101內裝載和卸載晶圓結構108。然而，在一些實施例中，刀片112配置成在晶圓邊緣修整製程期間移除晶圓結構108的邊緣部分108o。在一些實施例中，刀片112配置成以等於第二距離d2的特定修整深度移除邊緣部分108o。在一些實施例中，第二距離d2小於第一距離d1，而在一些其它實施例中，第二距離d2大於或等於第一距離d1。

在一些實施例中，處理腔室101更包括雷射感測器裝置120。在一些實施例中，雷射感測器裝置120配置在晶圓夾盤104正上方，且配置成將雷射光束124朝向晶圓夾盤104引導以測量晶圓結構108的特性。在一些實施例中，雷射光束124配置成在晶圓結構108的分析區域126處測量晶圓結構108的特性。在一些實施例中，分析區域126是配置在晶圓結構108的上部表面與下部表面之間的晶圓結構108的內部部分，以使得雷射感測器裝置120測量晶圓結構108的晶體結構的特性。在一些實施例中，分析區域126可配置在晶圓結構108的上部表面上以測量晶圓結構108的形貌的特徵。在一些實施例中，分析區域126配置在晶圓結構108的邊緣附近，且配置在刀片112與晶圓結構108的中心之間。在一些實施例中，分析區域126配置成比晶圓結構108的中心還要更接近於刀片112。

舉例來說，在一些實施例中，雷射感測器裝置120包括共聚焦雷射，所述共聚焦雷射配置成將雷射光束124引導到晶圓結構108內的分析區域126。在一些實施例中，雷射感測器裝置120包括電路系統，所述電路系統配置成處理分析區域126的測量值。在一些其它實施例中，耦合到雷射感測器裝置120的控制電路系統122處理分析區域126的測量值。在一些實施例中，雷射感測器裝置120使用共聚焦雷射掃描顯微鏡（CLSM）製程進行測量。在一些實施例中，CLSM製程測量拉曼強度（Raman intensity）曲線，所述拉曼強度曲線對應於晶圓結構108的分析區域126的晶體結構。在一些實施例中，當進行晶圓邊緣修整製程以移除晶圓結構108的邊緣部分108o時，雷射感測器裝置120連續收集晶圓結構108的分析區域126的拉曼強度資料。

在一些實施例中，拉曼強度資料對應於分析區域126的晶體結構，且指示當刀片112正在移除晶圓結構108的邊緣部分108o時，在晶圓結構108的分析區域126中存在應力（例如拉伸應力、壓縮應力等）。應力因刀片112對晶圓結構108的施力而在晶圓結構108中積聚。由於雷射感測器裝置120在晶圓結構108旋轉110時靜止，因此由雷射感測器裝置120測量的晶圓結構108的分析區域126連續地變動。如將在圖7中進一步解釋，拉曼強度資料的拉曼峰值隨著應力在分析區域126中積聚而偏移。在一些實施例中，基於由雷射感測器裝置120測量的拉曼強度資料，當應力積聚過多時，控制電路系統122在晶圓邊緣修整製程期間實施損害預防製程，以防止應力對晶圓結構108產生損害（例如剝離、開裂等）。在一些實施例中，如圖7中將描述，當參數測量值（例如拉曼強度資料）與預定閾值偏離至少預定偏移值時，分析區域126易受損。在一些其它實施例中，參數測量值可以是平均表面粗糙度或晶圓結構108的對應於損害或缺陷的一些其它結構特徵或化學特徵。

在一些實施例中，控制電路系統122配置成通過減小晶圓夾盤104及/或刀片112旋轉的速度來實施損害預防製程。在一些其它實施例中，控制電路系統122配置成通過改變處理腔室101的一些其它條件來實施損害預防製程，所述其它條件例如處理腔室101的溫度、在刀片112附近使用的任何冷卻液體（未繪示）的壓力，或防止損害晶圓結構108的一些其它合適的條件。在分析區域126的參數測量值與預定閾值偏離小於預定偏移值的某一值之後，接著控制電路系統122可將處理條件返回到在損害預防製程之前所使用的原始處理條件。因此，雷射感測器裝置120和控制電路系統122可根據由雷射感測器裝置120測量的資料來即時改變晶圓邊緣修整製程的處理參數，以提高晶圓邊緣修整製程的可靠度且減小晶圓結構108中的損害。

圖2示出在整個晶圓邊緣修整製程中使用的晶圓結構的各個部分的一些實施例的俯視圖200。

俯視圖200示出待從晶圓結構108移除的邊緣部分108o。在一些實施例中，邊緣部分108o是晶圓結構108的連續環狀部分。此外，刀片112（在圖2中以散列點線示出）配置成沿修整路徑202（以散列線示出）移除邊緣部分108o。修整路徑202使可包括損害的邊緣部分108o與可並不包括損害的內部邊緣部分分離，所述內部邊緣部分通過晶圓邊緣修整製程由新側壁（參見圖3的302）定義。

在一些實施例中，刀片112圍繞第二主軸（圖1的116）旋轉，但當晶圓結構108在晶圓邊緣修整製程期間朝向刀片112旋轉時，所述刀片112從俯視圖200看保持靜止。在一些實施例中，當晶圓結構108旋轉時，雷射光束（圖1的124）從俯視圖200看保持靜止。因此，在一些實施例中，雷射感測器裝置（圖1的120）在晶圓邊緣修整製程期間沿測量路徑204連續測量分析區域126，所述測量路徑204由長短散列線示出。

在一些實施例中，晶圓結構108的分析區域126配置成緊鄰刀片112。在一些實施例中，分析區域126定位為盡可能接近於刀片112以收集最準確且精確的資料，所述資料指示刀片112在晶圓結構108中的潛在損害。因此，在一些實施例中，分析區域126定位在晶圓結構108正上方，且直接在刀片112與晶圓結構108的中心108c之間。在一些此類實施例中，分析區域126定位成比晶圓結構108的中心108c更接近於刀片112。在一些實施例中，分析區域126定位在距刀片112第三距離d3處。在一些實施例中，第三距離d3在例如大約10奈米到大約1000微米之間的範圍內。

圖3、圖4以及圖5示出在晶圓邊緣修整製程之後的各種晶圓結構的橫截面視圖300、橫截面視圖400以及橫截面視圖500。

如圖3的橫截面視圖300中所繪示，在一些實施例中，晶圓結構108是包括半導體材料（例如矽、鍺等）或一些其它合適的支撐材料（例如玻璃）的單晶圓（single wafer）。在一些實施例中，各種層和電路（未繪示）配置在晶圓結構108上。在一些實施例中，晶圓邊緣修整製程定義晶圓結構108的新側壁302。在一些實施例中，新側壁302配置在晶圓結構108的中心108c與晶圓結構108的最外部側壁108s之間。新側壁302由刀片（圖2的112）的修整路徑（圖2的202）定義。此外，在一些實施例中，修整深度（圖1的d2）小於晶圓結構108的厚度（圖1的d1），以使得晶圓邊緣修整製程還定義晶圓結構108的配置在晶圓結構108的最頂部表面與最底部表面之間的新水平表面304。在一些實施例中，雷射感測器裝置（圖1的120）和控制電路系統（圖1的122）在晶圓結構108的在晶圓結構108的新側壁302和新水平表面304附近的區處防止對晶圓結構108的損害（例如剝離、開裂等）。

如圖4的橫截面視圖400中所繪示，在一些實施例中，修整深度（圖1的d2）大於或等於晶圓結構108的厚度（圖1的d1），以使得由晶圓邊緣修整製程定義的新側壁302也是晶圓結構108的最外部側壁108s。

如圖5的橫截面視圖500中所繪示，在一些其它實施例中，晶圓結構108可包括彼此接合的多個晶圓或基板，例如絕緣層上矽基板、彼此接合以供封裝的晶圓堆疊或類似物。舉例來說，在一些實施例中，晶圓結構108包括第一晶圓502，所述第一晶圓502配置在第二晶圓504上方且接合到第二晶圓504。在一些實施例中，晶圓邊緣修整製程僅移除第一晶圓502的邊緣部分（圖2的108o）以定義第一晶圓502的新側壁302。在一些其它實施例中，晶圓邊緣修整製程可移除第一晶圓502和第二晶圓504的邊緣部分（圖2的108o）以定義整個晶圓結構108的新側壁302。

圖6示出利用共聚焦雷射來檢測晶圓結構的結構特性的雷射感測器裝置的一些實施例的橫截面視圖600。

在一些實施例中，雷射感測器裝置120包括配置成發射發射雷射光束618的光源602和配置成接收接收雷射光束620的檢測器604。在一些實施例中，雷射感測器裝置120包括多個小孔、透鏡以及鏡面以將雷射光束（618，620）在光源602與檢測器604之間恰當引導以測量晶圓結構108的分析區域126的特性。

舉例來說，在一些實施例中，光源602發射處於特定波長的發射雷射光束618（如散列線所示出），且使用第一共聚焦小孔結構606將所述發射雷射光束618朝向雙色鏡（dichroic mirror）610引導。在一些實施例中，發射雷射光束618還行進穿過配置在第一共聚焦小孔結構606與雙色鏡610之間的激發濾光器608。在一些實施例中，發射雷射光束618從雙色鏡610反射，且使用物鏡（objective lens）612朝向晶圓結構108的分析區域126聚焦。在一些實施例中，接收雷射光束620（如點線所示出）接著從晶圓結構108的分析區域126反射，行進穿過物鏡612、雙色鏡610、發射濾光器614以及第二小孔結構616，以待由檢測器604接收。在一些實施例中，接收雷射光束620的波長對應於晶圓結構108的分析區域126的晶體結構。在一些實施例中，發射雷射光束618的波長、小孔、透鏡以及鏡面的配置及/或雷射感測器裝置120相對於晶圓結構108的位置可變化，以改變待測量的晶圓結構108的特性及/或改變分析區域126的所要位置。

圖7示出如由共聚焦雷射掃描顯微鏡所測量的拉曼強度曲線的一些實施例的圖式700。

圖7的圖式700示出在CLSM製程期間產生的拉曼強度對波數。在一些實施例中，雷射感測器裝置（圖1的120）測量晶圓結構（圖1的108）的分析區域（圖1的126）的拉曼強度曲線。在一些實施例中，拉曼強度曲線對應於分析區域（圖1的126）的晶體結構的接合。在一些實施例中，拉曼峰值變化指示晶圓結構（圖1的108）的分析區域（圖1的126）的晶體結構內的應力（例如拉伸應力、壓縮應力等）變化。

在一些實施例中，在晶圓邊緣修整製程之前，晶圓結構108可具有指示晶圓結構108內的可接受應力的某一平均量的第一拉曼強度曲線702。在一些此類實施例中，指示可接受應力（例如不易受損）的平均量的第一拉曼強度曲線702的峰值等於預定閾值706。在一些實施例中，在晶圓邊緣修整製程期間，晶圓結構108可具有由雷射感測器裝置（圖1的120）即時測量的指示晶圓結構108內的應力變化的第二拉曼強度曲線704。在一些實施例中，第二拉曼強度曲線704的峰值等於第二峰值708。在一些實施例中，當預定閾值706與第二峰值708之間的差710大於預定偏移值時，應力變化指示晶圓結構108易受損。

因此，當第二即時拉曼強度曲線704的峰值在晶圓邊緣修整製程期間在正方向或負方向上與第一拉曼強度曲線702的峰值偏移大於預定偏移值的量時，控制電路系統（圖1的122）實施損害預防製程以防止對晶圓結構108的損害。當第二即時拉曼強度曲線704的峰值在晶圓邊緣修整製程期間往接近於第一拉曼強度曲線702的峰值偏移且小於預定偏移值的量時，接著控制電路系統（圖1的122）可返回到其原始處理條件。

應理解的是，圖7的拉曼強度曲線是由雷射感測器裝置（圖1的120）收集的許多類型的資料中的一個。在一些其它實施例中，雷射感測器裝置（圖1的120）可測量晶圓結構108的形貌，所述形貌也通過與預定閾值的大於預定偏移值的某一變化來指示晶圓結構108何時易受損。

圖8示出包括在晶圓夾盤上方的雷射感測器裝置和兩個刀片的晶圓邊緣修整裝置的一些其它實施例的橫截面視圖800。

在一些其它實施例中，處理腔室101可包括用於晶圓邊緣修整製程的多個刀片112。多個刀片112可用於在晶圓邊緣修整製程的一些實施例期間修整不同深度及/或不同寬度的晶圓結構108。在一些實施例中，每一刀片112存在雷射感測器裝置120，以使得當雷射感測器裝置120中的至少一個指示晶圓結構108的易受損區時，可由控制電路系統122實施損害預防製程。

圖9示出包括在刀片周圍的輸出管道以移除在晶圓邊緣修整製程期間產生的微粒的晶圓邊緣修整裝置的一些其它實施例的橫截面視圖900。

在一些實施例中，晶圓邊緣修整裝置更包括配置在刀片112周圍的輸出管道906以在晶圓邊緣修整製程期間移除晶圓結構108的微粒。輸出管道906輔助損害預防以使得晶圓結構108的微粒不會刮擦及/或污染晶圓結構108。此外，在一些實施例中，真空泵902通過真空管道904耦合到晶圓夾盤104以通過真空吸引將晶圓結構108緊固地固持到晶圓夾盤104上。

圖10示出通過晶圓邊緣修整來移除晶圓結構的邊緣部分的刀片的一些實施例的橫截面視圖1000，其中所述刀片包括用於收集在晶圓邊緣修整製程期間產生的微粒的槽。

圖10示出在晶圓邊緣修整製程移除晶圓結構108的邊緣部分時存在的晶圓結構108的微粒1002。在一些實施例中，刀片112可包括容屑槽（chip pocket）1004，所述容屑槽1004配置成在晶圓邊緣修整製程期間收集微粒1002中的一些，以防止微粒1002刮擦及/或污染晶圓結構108。因此，在一些實施例中，可在晶圓邊緣修整裝置中使用一或多種微粒移除技術（例如圖10的容屑槽1004、圖9的輸出管道906等），以防止由在修整期間產生的微粒1002對晶圓結構108的損害。

此外，在一些實施例中，從圖10的橫截面視圖1000看，刀片112可通過第二主軸116以順時針方向旋轉118，而晶圓結構108從右到左旋轉110。刀片112與晶圓結構108之間的此旋轉關係稱為下切模式（down-cut mode）。在一些其它實施例中，刀片112可通過第二主軸116以順時針方向旋轉118，而晶圓結構108從左到右旋轉110（未繪示）。刀片112與晶圓結構108之間的此旋轉關係稱為上切模式（up-cut mode）。在一些實施例中，相較於上切模式，下切模式具有更高的開裂風險，但具有更低的剝離風險。然而，由於雷射感測器裝置（圖1的120）可檢測何時可能出現損害（例如開裂、剝離），因此下切模式或上切模式可用於晶圓邊緣修整製程中。

圖11示出耦合到其它處理腔室的晶圓邊緣修整腔室的一些實施例的俯視圖1100。

在一些實施例中，晶圓邊緣修整裝置的由腔室殼體102定義的處理腔室101耦合到由清潔腔室殼體1109定義的清潔處理腔室1110、由緩衝腔室殼體1107定義的緩衝處理腔室1108以及由儲存腔室殼體1111定義的晶圓儲存腔室1112。在一些實施例中，清潔處理腔室1110包括清潔晶圓夾盤1104；緩衝處理腔室1108包括緩衝晶圓夾盤1102；且晶圓儲存腔室1112包括一或多個儲存晶圓夾盤1106。在一些實施例中，門1114及/或開口1118可配置在每一腔室殼體（102，1107，1109，1111）之間，以在每一腔室（101，1108，1110，1112）中進行不同製程期間打開和關閉。

在一些實施例中，晶圓結構（圖1的108）可來自於晶圓儲存腔室1112。在一些實施例中，晶圓儲存腔室1112和儲存腔室殼體1111可以是或包括晶舟（cassette）、前開式通用晶圓盒（front opening unified pod；FOUP），或可將多個晶圓結構（圖1的108）固持在多個儲存晶圓夾盤1106上的某一其它儲存結構。因此，在一些實施例中，儲存腔室殼體1111是可與新的儲存腔室殼體1111互換以連續處理更多晶圓結構（圖1的108）的可移動盒。

在一些實施例中，在運輸到處理腔室101中以供晶圓邊緣修整處理之前，晶圓結構（圖1的108）在儲存腔室殼體1111與緩衝處理腔室1108之間運輸。在一些實施例中，在晶圓邊緣修整製程之後，接著將晶圓結構（圖1的108）運輸回到緩衝處理腔室1108且運輸到清潔處理腔室1110中。在一些實施例中，清潔處理腔室1110配置成進行清潔製程以移除晶圓結構（圖1的108）上來自晶圓邊緣修整的任何微粒（圖10的1002）。在一些實施例中，清潔處理腔室1110配置成在清潔晶圓夾盤1104使晶圓結構（圖1的108）自旋以移除清潔溶液和微粒（圖10的1002）並乾燥晶圓結構（圖1的108）時，將清潔溶液施加到晶圓結構（圖1的108）。

在一些實施例中，在清潔製程之後，晶圓結構（圖10的108）從清潔處理腔室1110運輸回到儲存腔室殼體1111。在一些實施例中，一旦所有晶圓結構（圖10的108）在晶圓邊緣修整製程和清潔製程之後都返回到儲存腔室殼體1111，便將新的儲存腔室殼體1111耦合到緩衝腔室殼體1107以對更多晶圓結構（圖1的108）進行晶圓邊緣修整製程。

圖12A到圖16示出執行晶圓邊緣修整製程的方法的一些實施例的各種視圖1200A到1600，其中雷射感測器裝置檢測晶圓結構何時易受損，以使得控制電路系統可調整晶圓邊緣修整製程條件以防止或減輕對晶圓結構的損害。儘管使用關於方法來描述圖12A到圖16，但應瞭解的是，圖12A到圖16中所公開的結構不限於此方法，而是可單獨作為獨立於所述方法的結構。

如圖12A的橫截面視圖1200A中所繪示，在一些實施例中，晶圓結構108裝載1202到由腔室殼體102定義的處理腔室101中，且裝載1202到處理腔室101內的晶圓夾盤104上。在一些實施例中，晶圓結構108可通過機器人臂（未繪示）或某一其它晶圓運輸工具裝載1202到處理腔室101中。在一些實施例中，晶圓結構108從某一其它腔室裝載到處理腔室101中，所述其它腔室如緩衝處理腔室（圖11的1108）、晶圓儲存腔室（圖11的1112）、清潔處理腔室（圖11的1110）或某一其它合適的腔室。在一些實施例中，晶圓結構108包括任何類型的半導體主體（例如矽/CMOS塊（bulk）、SiGe、SOI等），如半導體晶圓或晶圓上的一或多個晶粒；以及任何其它類型的半導體及/或形成於其上及/或以其它方式與其相關聯的磊晶層。因此，在一些實施例中，晶圓結構108可包括單晶圓或彼此接合的多個晶圓的堆疊。在一些實施例中，晶圓結構108具有等於第一距離d1的厚度。

在一些實施例中，晶圓夾盤104配置在處理腔室101的底部附近，且耦合到配置成在處理期間使晶圓夾盤104旋轉的第一主軸106。在一些實施例中，晶圓夾盤104配置成在處理期間緊固地固持晶圓結構108。在一些實施例中，舉例來說，晶圓夾盤104可以是利用靜電力以將晶圓結構108固持到晶圓夾盤104上的靜電夾盤；晶圓夾盤104可耦合到配置成通過真空管道（例如圖9的904）來固持晶圓結構108的真空泵（例如圖9的902）；或晶圓夾盤104可在處理期間使用某一其它合適的機制來固持晶圓結構108。

在一些實施例中，處理腔室101更包括耦合到第二主軸116的刀片112，其中第二主軸116配置成在處理期間使刀片112旋轉。在一些實施例中，在晶圓結構108被裝載1202到晶圓夾盤104上時，刀片112的底部以大於第一距離d1的第三距離d3與晶圓夾盤104間隔開，以使得晶圓結構108可在不受刀片112干擾的情況下裝載到晶圓夾盤104上。在一些實施例中，刀片112包括嵌入刀片112中的金剛石114以有助於由刀片112提供的切割的精確度和準確度。在一些其它實施例中，刀片112可包括除金剛石114之外的其它材料。刀片112配置在晶圓夾盤104上方，且配置成在晶圓結構108暴露於刀片112時以及在晶圓夾盤104旋轉時移除晶圓結構108的邊緣部分。

在一些實施例中，雷射感測器裝置120配置在晶圓夾盤104上方，且配置在晶圓夾盤104的中心與刀片112之間。在一些實施例中，雷射感測器裝置120配置成在刀片112正在修整晶圓結構108的受損邊緣部分時（例如在刀片112修整所述受損邊緣部分的同時），將共聚焦雷射光束朝向晶圓夾盤104引導以測量配置在晶圓夾盤104上的晶圓結構108的參數。在一些實施例中，第一主軸106、第二主軸116及/或雷射感測器裝置120通過導線或以無線方式（未繪示）耦合到控制電路系統122。在一些實施例中，控制電路系統122可控制第一主軸106和第二主軸116的旋轉速度，也可控制雷射感測器裝置120的功率和資料處理。在一些實施例中，控制電路系統122配置成當雷射感測器裝置120在由刀片112修整期間檢測到晶圓結構108的易受損區時，在晶圓邊緣修整製程期間實施損害預防製程。

如圖12B的透視圖1200B中所繪示，在一些實施例中，在將晶圓結構108裝載1202到晶圓夾盤104上時，通過凹口突起對準製程（notch-protrusion alignment process）將晶圓結構108與晶圓夾盤104對準。在繪示凹口突起對準製程時，為簡單起見，圖12B的透視圖1200B僅繪示晶圓結構108和處理腔室（圖12A的101）的晶圓夾盤104。在一些此類實施例中，晶圓結構108包括凹口1206，所述凹口1206是晶圓結構108的邊緣附近的凹痕。在一些實施例中，晶圓夾盤104包括突起1204，所述突起1204從晶圓夾盤104的上部表面突出。在一些實施例中，晶圓結構108的凹口1206和晶圓夾盤104的突起1204包括從俯視透視圖看相同的形狀。舉例來說，在圖12B中，從俯視圖看，凹口1206和突起1204可呈現三角形形狀。在其它實施例中，從俯視圖看，凹口1206和突起1204可呈現半圓形、矩形、正方形或某一其它形狀。

在一些實施例中，使用相機、雷射及/或運輸機器人來使晶圓結構108的凹口1206與晶圓夾盤104的突起1204對準。晶圓結構108對準到晶圓夾盤104上，以使得通過晶圓邊緣修整製程將晶圓結構108的所要邊緣部分從晶圓結構108移除。如果晶圓結構108未對準在晶圓夾盤104上方，那麼可移除比所要的更多或更少的晶圓結構108。應瞭解的是，可使用如上部表面晶圓對準標記的其它對準方法來將晶圓結構108對準在晶圓夾盤104上方。

如圖13的橫截面視圖1300中所繪示，在一些實施例中，控制電路系統122「開啟」第一主軸106、第二主軸116以及雷射感測器裝置120。在一些實施例中，第一主軸106和對應刀片112由控制電路系統122「開啟」，且朝向晶圓結構108移動，並配置在等於第二距離d2的修整深度處。在一些實施例中，修整深度由晶圓結構108的最頂部表面與刀片112的最底部表面之間的第二距離d2定義。在一些實施例中，第二距離d2（例如修整深度）小於第一距離d1（例如晶圓結構108的厚度）。在一些其它實施例中，第二距離d2（例如修整深度）大於或等於第一距離d1（例如晶圓結構108的厚度）。

在一些實施例中，控制電路系統122開始在第一組修整條件下的晶圓邊緣修整製程，其中第一主軸106設定成以第一旋轉速度旋轉110，且其中第二主軸116設定成以第二旋轉速度旋轉118。另外，在一些實施例中，受控制電路系統122控制的第一組修整條件可包含處理腔室101的溫度、壓力及/或其它條件的第一設定。

在一些實施例中，當刀片112正在旋轉118且晶圓結構108正在旋轉110時，雷射感測器裝置120在晶圓結構108的配置在刀片112旁和晶圓結構108上方的分析區域126處連續測量晶圓結構108的特性。

如圖14的橫截面視圖1400中所繪示，當晶圓邊緣修整製程在圖13與圖14之間的時間內進行時，通過刀片112形成晶圓結構108的新側壁302。在一些實施例中，在晶圓邊緣修整製程期間，雷射感測器裝置120檢測晶圓結構108的參數（例如晶體結構中的應力、形貌中的粗糙度等），且所述參數指示可能因刀片112的施力而在晶圓結構108中出現的損害。因此，在一些實施例中，如由雷射感測器裝置120所測量，當所測量參數與預定閾值參數偏離至少預定偏移值時，控制電路系統122使用不同於第一組修整條件的第二組修整條件來執行損害預防製程。在一些實施例中，第二組修整條件減小第一主軸106的第一旋轉速度及/或第二主軸116的第二旋轉速度。在一些其它實施例中，第二組修整條件可改變處理腔室101的壓力及/或溫度。在又其它實施例中，第二組修整條件可改變處理腔室101的某一其它條件以防止損害晶圓結構108的易受損區域。

在一些實施例中，在雷射感測器裝置120繼續測量晶圓結構108的分析區域126的參數時，如果所測量參數與預定閾值偏離小於預定偏移值的量，那麼控制電路系統122可將晶圓邊緣修整製程返回到第一組修整條件。在一些實施例中，第一組修整條件與第二組修整條件之間的改變繼續，直到完全移除晶圓結構108的邊緣部分為止。

如圖15的橫截面視圖1500中所繪示，在一些實施例中，一旦完全移除晶圓結構108的邊緣部分，刀片112便可向上移動且遠離晶圓夾盤104。歸因於雷射感測器裝置120和損害預防製程，在不對晶圓結構108形成更大損害的情況下移除晶圓結構108的邊緣部分。

如圖16的橫截面視圖1600中所繪示，在一些實施例中，接著可從處理腔室101移除1602晶圓結構108。在一些實施例中，使用機器人臂（未繪示）或某一其它晶圓運輸工具來移除晶圓結構108。在一些實施例中，接著將晶圓結構108裝載到某一其它腔室中以供進一步處理，所述其它腔室如緩衝處理腔室（圖11的1108）、晶圓儲存腔室（圖11的1112）、清潔處理腔室（圖11的1110）或某一其它合適的腔室。

圖17示出根據圖12A到圖16中的步驟的晶圓邊緣修整製程的一些實施例的方法1700的一些實施例的流程圖。

雖然下文將方法1700示出且描述為一系列動作或事件，但應瞭解的是，不應以限制性意義來解釋此類動作或事件的所示出次序。舉例來說，除本文中所示出及/或所描述的動作或事件之外，一些動作可與其它動作或事件以不同次序及/或同時出現。另外，可能並不需要全部所示出的動作來實施本文中的描述的一或多個方面或實施例。此外，本文中所描繪的動作中的一或多個可以一或多個單獨的動作及/或階段來進行。

在動作1702處，將晶圓結構對準在處理腔室內的晶圓夾盤上方。圖12A和圖12B示出對應於動作1702的一些實施例的橫截面視圖1200A和透視圖1200B。

在動作1704處，使用第一組修整條件來執行晶圓邊緣修整製程。

在動作1706處，轉動晶圓夾盤來旋轉處理腔室內的晶圓結構。

在動作1708處，使用刀片來修整晶圓結構的受損邊緣部分以定義晶圓結構的新側壁。

在動作1710處，在直接配置在刀片與晶圓結構的中心之間的晶圓結構的分析區域處，朝向晶圓結構的頂部表面施加共聚焦雷射。

在動作1712處，在修整的同時通過使用共聚焦雷射測量分析區域的參數。圖13示出對應於動作1704、動作1706、動作1708、動作1710以及動作1712的一些實施例的橫截面視圖1300。

在動作1714處，若分析區域的參數與預定閾值偏離預定偏移值，則通過使用不同於第一組修整條件的第二組修整條件來執行損害預防製程，且所述損害預防製程使用耦合到共聚焦雷射、晶圓夾盤及/或刀片的控制電路系統。圖13示出同樣對應於動作1714的一些實施例的橫截面視圖1300。此外，圖7示出與動作1714相關的一些實施例的圖式700。

在動作1716處，一旦分析區域的參數與預定閾值偏離小於預定偏移值的量，便使用控制電路系統使修整條件返回到第一組修整條件。

在動作1718處，重複步驟1704到步驟1716，直到完全移除晶圓結構的受損邊緣部分為止。圖15示出對應於動作1716和動作1718的一些實施例的橫截面視圖1500。

因此，本公開涉及一種晶圓邊緣修整裝置，包括配置在刀片與晶圓夾盤的中心之間的雷射感測器裝置，其中在晶圓邊緣修整製程期間，雷射感測器裝置配置成檢測晶圓結構何時將變得受損，以使得可實施損害預防製程來避免對晶圓結構的損害。

因此，在一些實施例中，本公開涉及一種晶圓邊緣修整裝置，包括：處理腔室，由腔室殼體定義；晶圓夾盤，配置在處理腔室內，且配置成固持晶圓結構；刀片，配置在晶圓夾盤的邊緣附近，且配置成移除晶圓結構的邊緣部分並定義晶圓結構的新側壁；雷射感測器裝置，配置成將受引導的雷射光束朝向晶圓夾盤的頂部表面且在晶圓夾盤的邊緣與晶圓夾盤的中心之間引導，其中雷射感測器裝置配置成測量晶圓結構的分析區域的參數；以及控制電路系統，耦合到雷射感測器裝置及刀片，其中控制電路系統配置成當參數與預定閾值偏離至少預定偏移值時啟動損害預防製程。

根據本公開的一些實施例，所述雷射感測器裝置包括共聚焦雷射，且使用共聚焦雷射掃描顯微鏡製程來測量所述參數。

根據本公開的一些實施例，所述參數對應於所述晶圓結構內的在所述分析區域處的應力的量。

根據本公開的一些實施例，所述晶圓邊緣修整裝置更包括主軸。所述主軸耦合到所述刀片，且配置成以受所述控制電路系統控制的旋轉速度使所述刀片連續自旋。

根據本公開的一些實施例，所述晶圓夾盤配置成使用真空吸引固持所述晶圓結構，且所述晶圓夾盤配置成在所述晶圓結構的所述邊緣部分的所述移除期間連續旋轉。

根據本公開的一些實施例，所述刀片包括金剛石。

根據本公開的一些實施例，所述晶圓邊緣修整裝置更包括輸出管道。所述輸出管道耦合到所述刀片，且配置成從所述晶圓結構移除在所述晶圓結構的所述邊緣部分的所述移除期間產生的微粒。

在其它實施例中，本公開涉及一種晶圓邊緣修整裝置，包括：處理腔室，由腔室殼體定義；晶圓夾盤，配置在處理腔室內，且配置成支撐晶圓結構；刀片，配置成從晶圓結構的未受損邊緣部分移除晶圓結構的受損邊緣部分，其中通過刀片對受損邊緣部分的移除定義晶圓結構的新側壁；主軸，耦合到刀片，且配置成在晶圓結構的受損邊緣部分的移除期間使刀片旋轉；以及雷射感測器裝置，配置在晶圓夾盤上方，且配置成將雷射光束朝向晶圓結構的未受損邊緣部分的分析區域引導，其中晶圓結構的未受損邊緣部分的分析區域側向配置在刀片旁，其中雷射感測器裝置配置成在受損邊緣部分的移除期間測量晶圓結構的分析區域的參數。

根據本公開的一些替代性實施例，所述參數對應於所述晶圓結構的所述分析區域內的拉伸及/或壓縮應力的測量值。

根據本公開的一些替代性實施例，所述晶圓邊緣修整裝置更包括控制電路系統。所述控制電路系統耦合到所述雷射感測器裝置及所述刀片。所述控制電路系統配置成當所述參數與預定閾值偏離預定偏移值時啟動損害預防製程。

根據本公開的一些替代性實施例，所述晶圓結構包括彼此接合的多個層，且其中所述晶圓結構的最頂部層包括待移除的所述受損邊緣部分。

根據本公開的一些替代性實施例，所述晶圓夾盤配置成使所述晶圓結構旋轉，其中所述主軸及所述刀片配置成保持靜止且耦合所述腔室殼體的內壁。

根據本公開的一些替代性實施例，所述晶圓夾盤包括凹口對準標記，所述凹口對準標記配置成輔助將所述晶圓結構對準到所述晶圓夾盤上。

根據本公開的一些替代性實施例，所述晶圓邊緣修整裝置更包括清潔腔室。所述清潔腔室由清潔腔室殼體定義，耦合到所述處理腔室，且配置成在所述受損邊緣部分的所述移除之後清潔所述晶圓結構。

在又其它實施例中，本公開涉及一種晶圓邊緣修整方法，包括：將晶圓結構對準在處理腔室內的晶圓夾盤上方；轉動晶圓夾盤來旋轉處理腔室內的晶圓結構；使用刀片來修整並移除晶圓結構的邊緣部分以定義晶圓結構的新側壁；在直接配置在刀片與晶圓結構的中心之間的晶圓結構的分析區域處，向晶圓結構的頂部表面施加共聚焦雷射光束，其中分析區域配置成比晶圓結構的中心更接近於刀片；在修整的同時，通過使用施加共聚焦雷射光束的雷射感測器裝置測量分析區域的參數；以及若分析區域的參數以至少預定偏移值偏離預定閾值，則通過使用耦合到雷射感測器裝置、晶圓夾盤及/或刀片的控制電路系統來執行損害預防製程。

根據本公開的一些實施例，所述損害預防製程包括減小所述刀片的旋轉速度。

根據本公開的一些實施例，所述損害預防製程包括減小所述晶圓夾盤的旋轉速度。

根據本公開的一些實施例，所述參數是所述晶圓結構的所述分析區域內的應力的測量值。

根據本公開的一些實施例，使用共聚焦雷射掃描顯微鏡來進行所述參數的所述測量。

根據本公開的一些實施例，所述預定閾值是指示所述晶圓結構的所述分析區域內的應力的第一量的拉曼峰強度值，所述預定偏移值指示所述晶圓的所述分析區域內的應力的第二量，且所述應力的第二量大於所述應力的第一量。

前文概述若干實施例的特徵以使得所屬領域的技術人員可以更好地理解本公開的各方面。所屬領域的技術人員應瞭解，其可易於使用本公開作為設計或修改用於實施本文中所引入實施例的相同目的和/或實現相同優勢的其它製程和結構的基礎。所屬領域的技術人員還應認識到，此類等效構造不脫離本公開的精神和範圍，且所屬領域的技術人員可以在不脫離本公開的精神和範圍的情況下在本文中作出各種改變、替代以及更改。

100、300、400、500、600、800、900、1000:橫截面視圖 101:處理腔室 102:腔室殼體 104:晶圓夾盤 106:第一主軸 108:晶圓結構 108c:中心 108o:邊緣部分 108s:最外側壁 110、118:旋轉 112:刀片 114:金剛石 116:第二主軸 120:雷射感測器裝置 122:控制電路系統 124:雷射光束 126:分析區域 200、1100:俯視圖 202:修整路徑 204:測量路徑 302:新側壁 304:新水平表面 502:第一晶圓 504:第二晶圓 602:光源 604:檢測器 606:第一共聚焦小孔結構 608:激發濾光器 610:雙色鏡 612:物鏡 614:發射濾光器 616:第二小孔結構 618:發射雷射光束 620:接收雷射光束 700:圖式 702:第一拉曼強度曲線 704:第二拉曼強度曲線 706:預定閾值 708:第二峰值 710:差 902:真空泵 904:真空管道 906:輸出管道 1002:微粒 1004:容屑槽 1102:緩衝晶圓夾盤 1104:清潔晶圓夾盤 1106:儲存晶圓夾盤 1107:緩衝腔室殼體 1108:緩衝處理腔室 1109:清潔腔室殼體 1110:清潔處理腔室 1111:儲存腔室殼體 1112:晶圓儲存腔室 1114:門 1118:開口 1200A、1200B、1300、1400、1500、1600:視圖 1202:裝載 1204:突起 1206:凹口 1602:移除 1700:方法 1702、1704、1706、1708、1710、1712、1714、1716、1718:動作 d1:第一距離 d2:第二距離 d3:第三距離

圖1示出晶圓邊緣修整裝置的一些實施例的橫截面視圖，所述晶圓邊緣修整裝置包括佈置在晶圓夾盤上方且在刀片旁的雷射感測器裝置，所述雷射感測器裝置配置成測量晶圓夾盤上的晶圓結構的參數以減輕在晶圓邊緣修整期間對晶圓結構的損害。 圖2示出晶圓結構的一些實施例的俯視圖，所述俯視圖繪示雷射裝置如何測量晶圓結構的配置在刀片與晶圓結構的中心之間的分析區域的參數。 圖3到圖5示出在晶圓邊緣修整之後的晶圓結構的各種實施例的橫截面視圖。 圖6示出利用共聚焦雷射來檢測晶圓結構的結構特性的雷射感測器裝置的一些實施例的橫截面視圖。 圖7示出通過共聚焦雷射掃描顯微鏡測量的用於示出拉曼（Raman）峰值偏移的拉曼強度曲線的一些實施例的圖式。 圖8和圖9示出晶圓邊緣修整裝置的一些其它實施例的橫截面視圖，所述晶圓邊緣修整裝置包括配置在晶圓夾盤上方且在刀片旁的雷射感測器裝置，所述雷射感測器裝置配置成測量晶圓夾盤上的晶圓結構的參數以減輕在晶圓邊緣修整期間對晶圓結構的損害。 圖10示出通過晶圓邊緣修整來移除晶圓結構的邊緣部分的刀片的一些實施例的橫截面視圖。 圖11示出耦合到其它處理腔室的晶圓邊緣修整腔室的一些實施例的俯視圖。 圖12A到圖16示出執行晶圓邊緣修整製程的方法的一些實施例的各種視圖，其中雷射感測器裝置檢測晶圓結構何時易受損，以使得控制電路系統可調整晶圓邊緣修整製程條件以減輕對晶圓結構的損害。 圖17示出與圖12A到圖16的方法對應的方法的一些實施例的流程圖。

100:橫截面視圖

101:處理腔室

102:腔室殼體

104:晶圓夾盤

106:第一主軸

108:晶圓結構

108o:邊緣部分

110、118:旋轉

112:刀片

114:金剛石

116:第二主軸

120:雷射感測器裝置

122:控制電路系統

124:雷射光束

126:分析區域

d1:第一距離

d2:第二距離

Claims (1)

1. 一種晶圓邊緣修整裝置，包括： 處理腔室，由腔室殼體定義； 晶圓夾盤，配置在所述處理腔室內，且配置成固持晶圓結構； 刀片，配置在所述晶圓夾盤的邊緣附近，且配置成移除所述晶圓結構的邊緣部分並定義所述晶圓結構的新側壁； 雷射感測器裝置，配置成將受引導的雷射光束朝向所述晶圓夾盤的頂部表面且在所述晶圓夾盤的所述邊緣與所述晶圓夾盤的中心之間引導，其中所述雷射感測器裝置配置成測量所述晶圓結構的分析區域的參數；以及 控制電路系統，耦合到所述雷射感測器裝置及所述刀片，其中所述控制電路系統配置成當所述參數與預定閾值偏離至少預定偏移值時啟動損害預防製程。

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