TW202339883A

TW202339883A - 薄化晶圓基板之系統及方法

Info

Publication number: TW202339883A
Application number: TW111143581A
Authority: TW
Inventors: 楊曜光; 藍坤志; 范智文; 陳炤彰
Original assignee: 亞毅精密股份有限公司
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2023-10-16
Also published as: WO2023083374A1; CN118234897A

Abstract

本發明實施例提供一種晶圓處理系統，其包含一處理工具，該處理工具包括用來自一晶圓基板移除材料之至少一個研磨構件；用來將一電解液供應至該晶圓基板之一電解液供應管線；用於固持該晶圓基板之一固持模組，該固持模組包含一導電基座及定位於該導電基座之頂表面上之一導電多孔構件，一真空源與形成於該導電基座中之流體通道流體連通以產生一真空來將該晶圓基板固持於該導電多孔構件上；用於驅動該研磨構件之一旋轉及該導電基座之一旋轉之一致動器總成；及用以透過該導電基座將一電流施加至該研磨構件及該導電多孔構件之一電力供應模組。

Description

薄化晶圓基板之系統及方法

本發明之實施例係關於一種在一半導體工業中用於透過電化學研磨技術薄化晶圓基板之系統及方法。

半導體積體電路(IC)工業已經歷指數增長。IC材料及設計之技術進步已產生幾代IC，其中各代具有比前一代更小、更複雜的電路。晶圓級三維(3D)整合被認為係用以增加IC之效能及功能性之一新興技術。將電子組件建構於兩個或更多個晶圓基板上，接著對準、接合該等晶圓基板且將其等切割成3D IC。

為了減小3D IC之一最終產品之總厚度，在接合之前或之後進行一晶圓薄化程序。晶圓薄化(亦被稱為晶圓研磨)係半導體裝置製造中之一步驟，在該步驟期間減小晶圓厚度以允許用於緊湊型電子裝置之積體電路之堆疊及高密度封裝。在一習知晶圓薄化程序中，利用具有不同粒度大小之研磨構件來直接接觸一基板之材料以便藉由純機械活動(即，不發生電化學活動)而自該基板移除材料。然而，歸因於研磨損壞及殘留應力，將不可避免地出現一晶圓翹曲或存在於晶圓中之裂紋之一傳播。在另一替代方法中，在完成習知晶圓薄化程序之後執行一CMP (化學機械拋光)程序。為了解決習知晶圓薄化程序中之問題，藉由習知晶圓薄化程序將由此方法處理之晶圓薄化至遠大於最終產品之一所要厚度之一厚度，且接著進行經受CMP程序以使晶圓之厚度具有最終期望值。然而，CMP程序之材料移除速率(MRR)相對較低，此大大增加加工時間且因此導致一不良產出量。

將期望開發避免一些或所有上述問題之電化學移除方法。

本發明之一個態樣提供一種晶圓處理系統。該系統包含：一處理工具，其包含經組態以自一晶圓基板移除材料之至少一個研磨構件；至少一個電解液供應管線，其經組態以將一電解液供應至該晶圓基板；一固持模組，其定位於該處理工具下方且包含：一導電基座，其中至少一個流體通道自該導電基座之一頂表面延伸至一底表面；一導電多孔構件，其定位於該導電基座之該頂表面上；及一真空源，其與該導電基座之該流體通道流體連通以產生一真空來將該晶圓基板固持於該導電多孔構件上；一致動器總成，其經組態以驅動該研磨構件之一旋轉及該導電基座之一旋轉之至少一者；及一電力供應模組，其經組態以透過該導電基座將一電流施加至該研磨構件及該導電多孔構件。

在一些實施例中，該系統進一步包含一流體輸送構件，該流體輸送構件經組態以在該導電基座旋轉時提供該導電基座之該流體通道與該真空源之間的一流體連通。

在一些實施例中，該流體輸送構件包含：一固定外殼，其包含複數個氣體出口；及一旋轉軸件，其定位於該固定外殼中且可與該導電基座及該導電多孔構件一起旋轉，其中一導管形成於該旋轉軸件內且具有與該導電基座之該流體通道流體連通之一端及與該等氣體出口流體連通之另一端。

在一些實施例中，該系統進一步包含：一電極，其圍繞一旋轉軸配置，該導電基座繞該旋轉軸旋轉；及複數個電接觸件，其等定位於該電極與該導電基座之間，其中該電極在該導電基座旋轉時保持固定，且來自該電力供應模組之該電流經由該電極及該等電接觸件施加至該導電基座。

在一些實施例中，該導電基座之一頂表面包含複數個凸起，且該導電多孔構件包含相對於該等凸起配置之複數個溝槽。

在一些實施例中，該導電多孔構件由選自由不鏽鋼、鈦合金及碳化鎢組成之群組之材料製成。

在一些實施例中，該系統進一步包含：一排出管道，其與該導電基座之該流體通道流體連通，其中該真空源連接至該排出管道；一電解液貯存器，其經組態以儲存該電解液；一旁通管道，其在該排出管道與該電解液貯存器之間流體連通；及一液體調節模組，其可在一操作模式及一休息模式中操作，其中在該操作模式中，該液體調節模組經由該排出管道將該流體自該流體通道導引至一環境，且在該休息模式中，該液體調節模組經由該排出管道及該旁通管道將該流體自該流體通道導引至該電解液貯存器。

在一些實施例中，該系統進一步包含：一供應管道，其在該電解液貯存器與該至少一個電解液供應管線之間流體連通；及一過濾模組，其連接至該供應管道；其中來自該電解液貯存器之該電解液經由該過濾模組循環回至該至少一個電解液供應管線。

在一些實施例中，該處理工具進一步包含在其之一底表面處界定一凹槽之一旋轉頭，且該研磨構件定位於該旋轉頭之該底表面上且環繞該凹槽，其中該至少一個電解液供應管線包含經組態以將該電解液排放至該凹槽中之一第一電解液供應管線。

在一些實施例中，該至少一個電解液供應管線進一步包含經組態以將該電解液排放至該研磨構件與該晶圓基板之間的一接觸點之一第二電解液供應管線。

在本發明之另一態樣中，提供一種晶圓處理系統。該系統包含：一處理工具，其包含：一旋轉軸件；一旋轉頭，其固定至該旋轉軸件之一下端且在該旋轉頭之一底表面處界定一凹槽；一研磨構件，其定位於該旋轉頭之該底表面上且環繞該凹槽；一第一電極，其環繞該旋轉軸件且電連接至該旋轉頭；及一流體供應管線，其形成於該旋轉軸件及該旋轉頭內且經組態以將一電解液供應至該凹槽；一固持模組，其經組態以固持一晶圓基板且包含一第二電極；一致動器總成，其經組態以驅動該處理工具之一旋轉；及一電力供應模組，其經組態以將一電流施加至該第一及該第二電極。

在一些實施例中，該研磨構件由包含導電金屬粉末及非導電磨料顆粒之材料製成。

在一些實施例中，該頭部分包含：一圓盤，其中複數個溝槽形成於該圓盤部分之一下表面處，且該流體管線之一端形成於該圓盤上；一凸緣，其自該圓盤之一周邊邊緣向下延伸，其中該凹槽由該圓盤及該凸緣來界定；及一流體導引板，其上形成有複數個孔以用於允許來自該流體管線之電解液通過。

在一些實施例中，該旋轉頭之該凹槽由向下延伸至該旋轉頭之該底表面之一凸緣環繞，且該凸緣包含與該凹槽流體連通之複數個凹口。

在一些實施例中，該處理工具進一步包含一換能器，該換能器連接至該流體供應管線以向該電解液產生一超音波能。

本發明之又一態樣，提供一種晶圓處理方法。該方法包含：在一固持模組上裝載一晶圓基板；使一研磨構件與該晶圓基板之一表面接觸，其中該研磨構件配置於一凹槽周圍；將一電流施加至該晶圓基板及該研磨構件且將一電解液供應至該凹槽中以便在該晶圓基板之該表面上形成氧化物層；藉由旋轉該研磨構件而執行一研磨程序；及當與該氧化物層之厚度相關聯之一經監測參數不在一預設值之一範圍內時，調整該研磨構件之該移動或該電解液之該供應。

在一些實施例中，該經監測參數係該研磨構件之一旋轉速度，且當該研磨構件之該旋轉速度低於一預設值時，該電解液之一流速增加。

在一些實施例中，該經監測參數係施加於該研磨構件上之一壓力，且當該壓力大於一預設值時，該電解液之一流速增加或該研磨構件相對於該晶圓基板之一高度減小。

在一些實施例中，該經監測參數係該研磨構件與該晶圓基板之間的一電位差，且當該電位差在一值範圍之外時，改變該研磨構件之一移動速度。

在一些實施例中，該方法進一步包含：當該電解液之一流速、該電解液之一電導率或該電解液之一pH值在一值範圍之外時，停止該研磨程序；及在停止該研磨程序之後更換該電解液。

以上概述並不意欲於描述本發明之各所繪示實施例或每一實施方案。

優先權主張

本申請案主張2022年11月15日申請之美國臨時申請案第63/279,272號之優先權，該案之揭示內容之全文以引用的方式併入本文中。

應參考圖式閱讀以下詳細描述，其中不同圖式中之類似元件之編號相同。詳細描述及不一定按比例繪製之圖式描繪繪示性實施例且並不意欲於限制本發明之範疇。所描繪之繪示性實施例僅意欲為實例性的。任何繪示性實施例之選定特徵可併入至一額外實施例中，除非相反地明確陳述。

本說明書中所使用之術語意欲於描述特定實施例且並不意欲為限制性的。術語「一」、「一個」及「該」亦包含複數形式，除非另有明確地指示。當在本說明書中使用時，術語「包括」及/或「包含」指定存在所陳述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件。

此外，為便於描述，本文中可使用空間相對術語，諸如「在…下面」、「在…下方」、「下」、「在…上方」、「在…上面」、「上」、「在…上」及類似者來描述一個元件或特徵與另一(些)元件或特徵之關係，如圖中所繪示。空間相對術語意欲於除涵蓋圖中所描繪之定向以外，亦涵蓋裝置在使用或操作中之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且可同樣據此解釋本文中所使用之空間相對描述詞。

圖1展示根據本發明之一或多項實施例的一晶圓處理系統1之一方塊圖。根據一些實施例，晶圓處理系統1經組態以藉由電化學研磨技術而在一晶圓基板上方執行一研磨程序且包含一處理總成3、一電解液處置總成5及一操作站7。

處理總成3係進行製造之地方且含有一處理工具10、一固持模組20、一致動器模組30、一電解液槽35、至少一個電解液供應單元36(諸如電解液供應管線361及365)、一度量衡模組40、一電力供應模組45及一氣體處置模組47。電解液處置總成5用來處理在處理總成3中使用或待供應至處理總成3之電解液且包含一管道單元51、一液體調節模組52、一電解液貯存器54、一過濾模組55及一度量衡模組56。操作站7用來控制及監測處理總成3及電解液處置總成5之操作。操作站7可包括一處理器71、一記憶體72、一控制器73、一輸入/輸出介面74 (後文中係「I/O介面」)、一通信介面75及一電源76。

本發明中待處理之晶圓基板可由矽或其他半導體材料製成。替代地或另外，晶圓基板可包含其他元素半導體材料，諸如鍺(Ge)。在一些實施例中，晶圓基板由一化合物半導體製成，諸如碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)或磷化銦(InP)。在一些實施例中，晶圓基板由一合金半導體製成，諸如矽鍺(SiGe)、碳化矽鍺(SiGeC)、磷化鎵砷(GaAsP)或磷化鎵銦(GaInP)。在一些實施例中，晶圓基板包含一磊晶層。例如，晶圓基板具有上覆於一塊狀半導體之一磊晶層。在一些其他實施例中，晶圓基板可為一絕緣體上矽(SOI)或一絕緣體上鍺(GOI)基板。在一項特定實例中，待由晶圓處理系統1處理之晶圓基板係具有6英寸、8英寸、12英寸或14英寸之一直徑之一矽晶圓，或係由具有4英寸或6英寸之一直徑之導電單晶碳化矽製成之工件。

晶圓基板可具有各種裝置元件。形成於晶圓基板中之裝置元件之實例包含電晶體(例如，金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)電晶體、雙極接面電晶體(BJT)、高壓電晶體、高頻電晶體、p通道及/或n通道場效電晶體(PFET/NFET)等)、二極體及/或其他適用元件。執行各種程序以形成裝置元件，諸如沈積、蝕刻、植入、光微影術、退火及/或其他合適程序。在一些實施例中，一淺溝渠隔離(STI)層、一層間介電質(ILD)或一金屬間介電質層覆蓋形成於晶圓基板上之裝置元件。替代地，待處理晶圓基板可為一空白晶圓。

圖2展示根據本發明之一或多項實施例的晶圓處理系統1之一示意性橫截面視圖。在一些實施例中，處理工具10包含一平台11及一旋轉頭14。平台11用來支撐旋轉頭14及驅動旋轉頭14之一運動之致動器總成30。如圖2中所展示，在一項實例性實施例中，平台11包含一框架114、一水平臂部分112及一垂直臂部分113。致動器總成30之一第一上致動器31固定於一框架114之一頂部處，且一滾珠螺桿111連接至第一上致動器31並在框架114內延伸以用於驅動水平臂部分112在一垂直方向(Z軸方向)上之一移動。另外，致動器總成30之一第二上致動器32固定於水平臂部分112上以驅動垂直臂部分113在水平方向(X軸及Y軸方向)上之一移動。此外，致動器總成30之一第三上致動器33固定於垂直臂部分113上以驅動旋轉頭14繞平行於Z軸之一旋轉軸R1之一旋轉。

圖3A展示根據本發明之一或多項實施例的處理工具10之部分元件之一示意性橫截面視圖。在一些實施例中，處理工具10進一步包含一旋轉軸件12、一電極13、一分配板15、一研磨構件16及一換能器17。垂直臂部分113係一中空結構，且旋轉軸件12在該垂直臂部分中延伸，其中該旋轉軸件之上端連接至第三上致動器33 (圖2)且下端伸出形成於垂直臂部分113之底表面1132上之一開口。電極13固定至垂直臂部分113之底表面1132。該電極具有一環形主體131及一連接部分132。旋轉軸件12之下部分通過環形主體131之一中心且透過數個軸承125連接至環形主體131之一內表面。利用軸承125，電極13及垂直臂部分113在旋轉軸件12旋轉時保持固定。連接部分132自環形主體131之外壁徑向地延伸且電連接至電力供應模組45 (圖1)。

旋轉頭14定位於環形主體131下方且透過一電接觸件，諸如刷簧電連接至環形主體131之下表面1312。在一項實例性實施例中，旋轉頭14包含一頸部分141及一擴展部分142。頸部分141及擴展部分142由一導電材料一體地形成，諸如銅及錫合金、銅及鎳合金、銅及鋅合金或類似者。旋轉軸件12之下端122固定至頸部分141，且擴展部分142連接至頸部分141之一底側。擴展部分142藉由一圓盤143連接至頸部分141。圓盤143具有一圓形形狀且具有大於頸部分141之直徑之一直徑。擴展部分142之一凸緣144自圓盤143之一下表面1432延伸，且終止於旋轉頭14之一底表面1422處。凸緣144緊鄰圓盤143之一周邊邊緣1431並沿著該周邊邊緣延伸，且因此在旋轉頭14之底表面1422處界定一圓形凹槽145。

經組態以自一晶圓基板移除材料之研磨構件16或磨料構件連接至旋轉頭14之底表面1422。研磨構件16具有一環形狀且環繞凹槽145。在一項實例性實施例中，沿著垂直於旋轉軸R1之一方向截取的研磨構件16之一橫截面相同於沿著相同方向截取的凸緣144之橫截面。然而，將明白，可對本發明之實施例進行諸多變化型態及修改。在一些實施例中，自一底側觀察，研磨構件16之寬度可大於或小於凸緣144之寬度。在一些實施例中，研磨構件16係導電的且由包含導電金屬粉末及非導電磨料顆粒之材料製成。導電金屬粉末包括粉末銅或粉末錫，且非導電磨料顆粒包括金剛石、立方氧化鋯或碳化矽。在一些實施例中，導電金屬粉末之一重量與非導電磨料顆粒之一重量之一比在自約2至約1之一範圍內(即，1:(1~0.5))。

在一些實施例中，用於促進待處理晶圓基板之氧化反應及/或還原反應之電解液透過形成於處理工具10內之電解液供應管線361供應至凹槽145中。例如，如圖3A中所展示，電解液供應管線361包含沿著旋轉軸R1循序地配置之一上游段362、一中間段363及一下游段364。上游段362形成於旋轉軸件12內，且中間段363及下游段364形成於旋轉頭14內。中間段363可遠離頸部分141之上表面1411漸縮以便使電解液之流穩定。下游段364連接至中間段363之一下端。下游段364之下端定位於圓盤143之一中心處。在操作中，來自一電解液貯存器(圖8)之電解液藉由一供應管道515 (圖8)供應至電解液供應管線361且接著透過上游段362、中間段363及下游段364注入至凹槽145中。具有多個通孔(未展示)之一分配板15放置於下游段364之下端下方以使電解液均勻地流動至凹槽145中。將參考圖8中所展示之實施例更詳細地描述用於供應電解液之方法。

在一些實施例中，為了進一步改良凹槽中之電解液之流場，圖案化下表面1432以形成數個特徵以導引電解液在進入凹槽145之前均勻地流動通過圓盤143之整個下表面1432。例如，如圖3B中所展示，數個第一溝槽146圍繞旋轉軸R1同心地配置且形成於圓盤143之下表面1432處。另外，沿著下表面1432之一徑向方向延伸之數個第二溝槽148以一恆定間隔配置於圓盤143之下表面1432處。來自電解液供應管線361之流體在通過分配板15之前流動通過第一及第二溝槽146及148。

換能器17經組態以激發在電解液供應管線361中之電解液之流動。在一些實施例中，換能器17定位於垂直臂部分113中且環繞旋轉軸件12。當電解液流動通過電解液供應管線361時，換能器17可產生一超音波能以便藉由電芬頓程序而在電解液中產生羥自由基。電解液中之羥自由基愈多，晶圓基板之氧化反應或還原反應便愈容易被觸發，而無需將具有一大電壓之電流施加至研磨構件，此可能不利地延長研磨程序之處理時間。

圖4A展示根據本發明之一或多項實施例的一處理工具10a之部分元件之一示意性橫截面視圖。圖4A中之使用相同於圖3A之組件的元件符號之組件指代相同組件或其等效組件。為簡潔起見，在此將不再贅述。處理工具10與處理工具10a之間的差異包含用一旋轉頭14a更換旋轉頭14，及用數個研磨構件16a更換研磨構件16。旋轉頭14a包含一頸部分141及一擴展部分142a。數個凹口147形成於擴展部分142a之凸緣144a處。如圖4B中所展示，凹口147在圓盤143之一圓周方向上以一恆定間隔隔開。研磨構件16a各具有附接至凸緣144a之底表面1422a之一弧形橫截面。研磨構件16a可用相同於圖3A之研磨構件16之材料形成。

在操作中，自定位於凹槽145之外部處之一電解液供應管線365 (圖8)供應之電解液可透過凹口147及兩個相鄰研磨構件16a之間的間隙進入凹槽145以促進研磨程序。在其中凹口形成於處理工具10a之旋轉頭14a處之情況下，可省略形成於處理工具10a及分配板15內之電解液供應管線361。

圖5展示根據本發明之一或多項實施例的一處理工具10b之部分元件之一示意性橫截面視圖。圖5中之使用相同於圖3A之組件的元件符號之組件指代相同組件或其等效組件。為簡潔起見，在此將不再贅述。處理工具10與處理工具10b之間的差異包含用一旋轉頭14b更換旋轉頭14。旋轉頭14b包含一頸部分141及一擴展部分142b。

經組態以將電解液遞送至研磨構件16b之一底表面之一內流動路徑366形成於擴展部分142b之圓盤143及凸緣144b內。內流動路徑366之一第一端3661連接至下游段364且一第二端3662形成於研磨構件16b之底表面處。研磨構件16b之底表面用作一主要功能表面以自晶圓基板移除材料。在操作中，來自電解液供應管線361之電解液之一部分可流動至內流動路徑366中且直接供應至晶圓基板之與研磨構件16b接觸之一表面。利用來自內流動路徑366之電解液，使該電解液穩定且連續地供應至研磨構件16b之底表面與晶圓基板之表面之間的一間隙中。因此，可減輕對在一研磨程序期間晶圓基板之一不穩定氧化速率之一擔憂。

再次參考圖2，電解液槽35經組態以收集在研磨程序期間產生之電解液及殘留物。電解液槽35可界定固持模組20定位於其中之一容積。另外，電解液槽35具有一開放上端以容許處理工具10插入至電解液槽35中。在一些實施例中，晶圓處理系統1進一步包含一保護外殼18。處理工具10、固持模組20及電解液槽35容納於一保護外殼18中。一氣體處置模組47可定位於保護外殼18之一頂側上以自底盤排出顆粒、揮發性氣體或飛濺的電解液。可藉由氣體處置模組47而在保護外殼18中建立一負壓環境。

圖6展示根據本發明之一或多項實施例的一固持模組20之部分元件之一示意性橫截面視圖。固持模組20經組態以固持、定位及旋轉一待處理晶圓基板。在一些實施例中，固持模組20包含一導電支撐件21、一導電多孔構件22及一電極23以及一流體輸送構件24。導電支撐件21允許電流自電極23傳輸至導電多孔構件22。在一些實施例中，導電支撐件21包含一基座211、一凸緣212及一下部分216。基座211及凸緣212以及下部分216可由一導電材料(諸如，銅及錫合金)一體地形成。基座211係一圓形板，且凸緣212連接至基座211之一頂表面2111並自基座211之一周邊邊緣延伸以形成一容納空間217。導電多孔構件22分層於基座211之頂表面2111上且定位於容納空間217內。下部分216連接至基座211之一底表面2112且向下延伸。電極23環繞下部分216且透過一電接觸件232 (諸如刷簧)電連接至基座211之底表面2112。來自電力供應模組45 (圖1)之電力透過電極23提供至導電支撐件21。當固持模組20旋轉時，電極23係一固定部件。

在一些實施例中，藉由將導電粉末(諸如，碳化矽(SiC))放置至容納空間217中且壓實該粉末以形成導電支撐件21之形狀，透過燒結程序在導電支撐件21上形成導電多孔構件22。在一些實施例中，可金屬粉末混合至碳化矽中。然而，本發明不限於該實施例。在一項替代實施例中，未在導電多孔構件22中添加金屬粉末，且導電多孔構件由純碳化矽製成。金屬粉末之添加將有利地增加電導率，但可能減小導電多孔構件22之孔隙率。在一些實施例中，導電多孔構件22之孔隙率可在10%至40%之一範圍內。在晶圓基板藉由一真空力固定於導電多孔構件22上時，導電多孔構件22之一較低孔隙率導致超薄晶圓基板之平整度之一改良。在一項實例性實施例中，金屬粉末由具有高電導率之材料製成，該材料選自由不鏽鋼、鈦合金及碳化鎢組成之群組。導電多孔構件22之電導率(σ)可在10 ^-3~10 ³(S/cm)之一範圍內。

在一些實施例中，基座211之頂表面2111經圖案化以形成數個特徵以便增加基座211與導電多孔構件22之間的接觸面積，由此改良電流自導電支撐件21至導電多孔構件22之傳輸。例如，如圖7中所展示，數個溝槽213圍繞旋轉軸R2同心地配置且形成於基座211之頂表面2111處。在其中藉由如上文所提及之燒結程序製成導電多孔構件22之情況下，導電多孔構件22具有與基座211之頂表面2111共形之一形狀，此導致多個凸起226形成於導電多孔構件22之底表面224上。另外，導電多孔構件22之頂表面222與凸緣212之頂部自由端齊平。因此，導電多孔構件22之頂表面222及凸緣212之頂部自由端協作地形成一支撐表面以在研磨程序期間支撐晶圓基板80。

在一些實施例中，待由固持模組20固持之晶圓基板80由抗磁性材料製成且不會被一磁場吸引。因此，為了穩定地固持晶圓基板80，透過真空力將晶圓基板80固定於固持模組20上。為了產生此真空力，在基座211內部形成數個流體通道以允許排出來自支撐表面之流體。例如，基座211包含一中央流體通道214及數個周邊流體通道215。中央流體通道214及周邊流體通道215各穿透基座211且連接於基座211之頂表面2111與底表面2112之間。如圖7中所展示，中央流體通道214相對於旋轉軸R2形成，且周邊流體通道215圓周地配置於圓盤211上。在一些其他實施例中，周邊流體通道215不通過基座211之底表面2112，但各自水平地且向內地延伸以連接中央流體通道214。來自周邊流體通道215之液體首先在中央流體通道214中分流且接著經由流體輸送構件24遞送至真空源。

流體輸送構件24經組態以在基座211旋轉時與提供基座211之流體通道(諸如，中央流體通道214及周邊流體通道215)與一真空源之間的一流體連通。在一些實施例中，流體輸送構件24包含一固定外殼241及一旋轉軸件242。旋轉軸件242在固定外殼241內部軸向地延伸且透過多個軸承248連接至固定外殼241之內壁。旋轉軸件242之一底端連接至致動器總成30之一下致動器34。下致動器34經組態以驅動旋轉軸件242之旋轉且可定位於電解液槽35下方。

在一些實施例中，旋轉軸件242具有一T形橫截面且包含一頭部分2421及一軸向部分2422。頭部分2421連接至軸向部分2422之上端且具有大於軸向部分2422之一直徑之一直徑。頭部分2421固定至導電支撐件21之下部分216。一絕緣體234可放置於頭部分2421與下部分216之間以將流體輸送構件24與導電支撐件21絕緣。

一軸向導管243沿著旋轉軸R2自頭部分2421之頂表面延伸一預定距離。軸向導管243流體連接至中央流體通道214。數個上橫向導管244在頭部分2421中徑向地延伸。上橫向導管244之各者包含連接至軸向導管243之一內端及與形成於頭部分2421之橫向表面處之一入口埠246連接之一外端。入口埠246透過多個連接管線25流體連接至周邊流體通道215。另外，數個下橫向導管245在軸向部分2422中徑向地延伸。下橫向導管245之各者包含連接至軸向導管243之一下端之一內端及與形成於固定外殼241之橫向表面處之一出口埠247連接之一外端。出口埠247經由管線26流體連接至真空泵53。

透過流體輸送構件24，允許流體自晶圓基板80放置於其上之支撐表面遞送至一真空源，諸如真空泵53，以自支撐表面逐出氣體及/或液體，即使導電支撐件21旋轉。具體而言，當由真空泵53產生真空時，驅動來自中央流體通道214之流體循序地流動通過軸向導管243、下橫向導管245及出口埠247並離開固持模組20，且驅動來自周邊流體通道215之流體循序地流動通過連接管線25、入口埠246、上橫向導管244、軸向導管243、下橫向導管245及出口埠247並離開固持模組20。

圖8展示根據本發明之一或多項實施例的晶圓處理系統1之一示意性視圖。管道單元51用來在晶圓處理系統1中遞送液體且包含一排出管道511、一旁通管道512、一再循環管道513、一排洩管道514及一供應管道515。排出管道511連接至固持構件20且用來在一操作模式中遞送自固持構件20排出之氣體。旁通管道512連接至排出管道511且用來在一休息模式中自固持構件20遞送氣體及電解液。操作模式指代固持構件20之其中晶圓基板80定位於該固持構件上之一狀態。休息模式指代固持構件20之其中晶圓基板80自支撐表面移除之一狀態。再循環管道513用來將電解液自電解液槽35之一出口埠351遞送至電解液貯存器54。供應管道515用來將電解液自電解液貯存器54遞送至電解液供應管線361及365。排洩管道514用來自供應管道515排洩廢電解液。

液體調節模組52用來回應於來自控制器73 (圖1)之信號而調節管道單元51中之電解液或氣體之流且包含多個閥521、522、523、524、525、一泵526及一沈式泵527。閥521、閥522、閥523、閥524及閥525分別連接至排出管道511、旁通管道512、再循環管道513、排洩管道514及供應管道515以控制該管道中之流。泵526用來致動再循環管道513中之流，且沈式泵527定位於電解液貯存器54中以致動供應管道515中之流。在操作模式中，由於導電多孔構件22由晶圓基板80覆蓋，電解液不會進入排出管道511，控制器73關閉閥522同時保持閥521打開以便將氣體自導電支撐件21排出至環境。在休息模式中，由於導電多孔構件22未由晶圓基板80覆蓋，電解液可進入排出管道511，控制器73關閉閥521同時保持閥522打開以便將液體及氣體自導電支撐件21逐出至電解液貯存器54。

圖9展示根據本發明之一或多項實施例的一穩流裝置52之一示意性視圖。在一些實施例中，液體調節模組52可進一步包含一穩流裝置57。穩流裝置52包含具有兩個相對側壁5712及5714之一外殼571。一入口572形成於側壁5712上，且一出口573形成於側壁5714上。一阻擋構件574定位於外殼571中且面向入口572。液體調節模組52用作一緩衝槽以在來自電解液貯存器54之流進入電解液供應管線361及365之前轉換該流以變成穩定流。

圖10展示根據本發明之一或多項實施例的電解液供應管線365之一示意性視圖。在一些實施例中，電解液供應管線365包含一長形主體3651及一噴嘴3652。長形主體3651之一端開口3653連接至供應管線515以接收來自供應管線515之電解液。噴嘴3652連接至長形主體3651之與端開口3653相對之一端。電解液供應管線365之一長度L可為端開口3653之一直徑D之10倍以促成層流。長形主體3651可用撓性元件製成以便在將電解液施配至晶圓基板時調整電解液之施配角度。

再次參考圖8，度量衡模組40及56經組態以即時監測晶圓處理系統1中之至少一個參數。在一項實施例中，度量衡模組40定位於處理總成3中且可提供處理總成3之環境參數之即時監測。例如，度量衡模組40包含定位於處理工具10上之一第一感測器41及定位於電解液槽35中之一第二感測器42。第一感測器41可用來偵測參數，包含處理工具10之旋轉頭14之一旋轉速度、施加於處理工具10之旋轉頭14上之一壓縮壓力、處理工具10之研磨構件16與晶圓基板80之間的一電位差。第二感測器42可用來偵測參數，包含電解液之一流速、電解液之一pH值、電解液之一電導率。度量衡模組56定位於電解液處置總成5中且可提供電解液處置總成5之環境參數之即時監測。例如，度量衡模組56連接於過濾模組55之一下游處以偵測電解液中之污染物之一濃度。由度量衡模組40及56產生之量測結果經傳輸至處理器71。

再次參考圖1，處理器71可包括可操作以處理由度量衡模組40及56產生之量測資料以判定是否出現一異常之任何處理電路系統。在各個態樣中，處理器71可被實施為一通用處理器、一晶片多處理器(CMP)、一專用處理器、一嵌入式處理器、一數位信號處理器(DSP)、一網路處理器、一輸入/輸出(I/O)處理器、一媒體存取控制(MAC)處理器、一無線電基頻處理器、一共處理器、一微處理器(諸如一複雜指令集電腦(CISC)微處理器、一精簡指令集運算(RISC)微處理器及/或一超長指令字(VLIW)微處理器)或其他處理裝置。

在一些實施例中，記憶體72可包括能夠儲存資料之任何機器可讀或電腦可讀媒體，包含能夠儲存一或多個軟體程式之揮發性/非揮發性記憶體及可抽換/不可抽換記憶體兩者。軟體程式可含有例如應用程式、使用者資料、裝置資料及/或組態資料、與環境參數相關之檔案資料或其等組合等。軟體程式可含有可由操作站7之各種組件執行之指令。例如，記憶體72可包括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、動態RAM (DRAM)、磁碟記憶體(例如，軟碟、硬碟機、光碟、磁碟)或卡(例如，磁卡、光卡)或適於儲存資訊之任何其他類型之媒體。在一項實施例中，記憶體72可含有以機器可讀指令之任何可接受形式儲存之一指令集。指令集可包含基於由度量衡模組40及56獲得之信號在晶圓處理系統1中發現一異常之後的一系列操作。

控制器73經組態以控制晶圓處理系統1之一或多個元件。在一些實施例中，控制器73經組態以驅動處理工具10之旋轉頭14之旋轉、固持構件之旋轉、管道單元51中之電解液之流動。控制器73包含一控制元件，諸如一微控制器。控制器73回應於來自處理器71之一命令而向致動器模組30、液體調節模組52及真空泵56發出控制信號。

在一些實施例中，I/O介面74可包括任何合適機構或組件以至少使一使用者能夠將輸入提供至操作站7或將輸出提供至該使用者。例如，I/O介面74可包括任何合適輸入機構，包含但不限於一按鈕、小鍵盤、鍵盤、點撥輪、觸控螢幕或運動感測器。在一些實施例中，I/O介面74可包括一電容式感測機構，或一多觸控電容式感測機構(例如，一觸控螢幕)。在一些實施例中，I/O介面74可包括用於提供使用者可見之一顯示之一視覺周邊輸出裝置。例如，視覺周邊輸出裝置可包括一螢幕，舉例而言，諸如一液晶顯示器(LCD)螢幕。

在一些實施例中，通信介面75可包括能夠將操作站7耦合至一或多個網路及/或額外裝置(諸如舉例而言，致動器模組30、液體調節模組52及真空泵56)之任何合適硬體、軟體或硬體及軟體之組合。通信介面75可經配置以利用用於使用通信協定、服務或操作程序之一所要集合控制資訊信號之任何合適技術來操作。通信介面75可包括適當實體連接器以與一對應通信媒體連接(無論有線或無線)。在一些實施例中，操作站7可包括耦合各種系統組件之一系統匯流排，包含處理器71、記憶體72、控制器73及I/O介面74。系統匯流排可為適於運算裝置應用之任何客製匯流排。

圖11係繪示根據本發明之一或多項實施例之各個態樣的繪示製造具有通常小於200 μm (例如，30 μm、50 μm或100 μm)之厚度之超薄晶圓之一方法S10之一流程圖。在步驟S1中，藉由晶體生長程序形成一結晶矽錠。在步驟S2中，使用一內徑鋸或線鋸將該錠切成大約1 mm厚度之薄片，以形成晶圓。在步驟S3中，使用一金剛石工具研磨晶圓之邊緣以獲得所需產品直徑。在步驟S4中，藉由本發明之晶圓處理系統1執行一粗略研磨程序以移除損壞的表面層。在步驟S5中，藉由本發明之晶圓處理系統1執行一精細研磨程序以達成預定的均勻厚度。在步驟S6中，藉由一CMP (化學機械拋光)工具執行一拋光程序以藉由一組合的機械及化學作用形成一鏡表面。在步驟S7中，使用超純水及化學品對晶圓進行物理及化學清潔。應注意，由於由方法S10處理之晶圓藉由粗略研磨程序及精細研磨程序薄化，在晶圓之表面上未發現殘留應力或缺陷，或僅僅發現一可忽略的殘留應力或缺陷。一旦薄化程序(步驟S4及S5)完成，便可直接執行CMP程序(步驟S6)。在方法S10中，可省略如背景技術章節中所提及之一習知薄化程序之後的一蝕刻程序及一熱處理程序。因此，方法S10中所需之一處理時間遠少於習知技術中所需之時間。

圖12係繪示根據本發明之一些實施例的一晶圓薄化程序，諸如方法S10中之粗略研磨程序(步驟S4)或精細研磨程序(步驟S5)之詳細操作之一流程圖。為了繪示，將連同圖6、圖8、圖13及圖14中所展示之圖式一起描述流程圖。在不同實施例中，可更換或消除一些所描述階段。

晶圓薄化程序可包含步驟S41，其中在固持模組20上裝載一晶圓基板，諸如晶圓基板80。在一些實施例中，當將晶圓基板80裝載於固持模組20上時，由真空泵53產生一真空力以固持晶圓基板80。由於真空力均勻地分佈於導電多孔構件22之整個頂表面222上方，晶圓基板80在其裝載於固持模組20上之後具有一完美表面平整度。

晶圓薄化程序可進一步包含步驟S42，其中將一電解液供應至晶圓基板80之一表面。在一些實施例中，電解液可透過不同電解液供應管線供應至晶圓表面。例如，如圖13中所展示，電解液經由電解液供應管線361及365同時供應至晶圓基板80之表面81。來自電解液供應管線361之電解液E供應至凹槽145中，且來自電解液供應管線365之電解液E供應至晶圓基板80之表面81 (其定位於處理工具10之一向前方向(如由圖13中之箭頭所指示)上)。電解液E可裝納於電解液槽35中且接著透過管道單元51循環回至電解液供應管線361及365。使用過濾模組56來移除管道單元51中之電解液E中之殘留物以延長電解液E之壽命。

電解液E可為包含市售電解液之一溶液。例如，與其他組分混合之無機鹽基電解液。另外，本發明之實施例考慮使用包含防鏽劑及螯合劑之電解液組合物。在電解液溶液之一個態樣中，電解液可具有30℃至45℃之一溫度及35 Kpa至70 KPa之一流動壓力。流速、流動壓力及流量根據預設值精確地控制，該等預設值係根據經驗得出的資訊或歷史處理資料來判定。

晶圓薄化程序亦可包含步驟S43，其中移動一研磨構件16以與晶圓基板80之表面81接觸，且將一電流施加至晶圓基板80及研磨構件16。在一些實施例中，藉由第一上致動器31 (圖2)降低研磨構件16以與晶圓基板80之表面81接觸。電力供應模組45將一直流電(DC)施加至處理工具10之電極13 (圖5)及固持模組20之電極23 (圖6)以在晶圓基板80與研磨構件16之間形成一偏壓。在一些實施例中，一正偏壓經施加至固持模組20，且一負偏壓經施加至處理工具10使得晶圓基板80用作一陽極且研磨構件16用作一陰極。因此，當電子透過電解液E自晶圓基板80流動至研磨構件16時，在晶圓基板80之表面81處發生氧化反應，且在表面81之區上形成氧化物層83。

一般而言，電力供應模組45可為一恆定電壓電源供應器或一恆定電流電源供應器且能夠提供約0瓦與100瓦之間的功率、約1 V與60 V之間的電壓及約0安培與200安培之間的電流。另外，電力供應模組45可施加恆定電流或一週期性電流脈衝。週期性電流脈衝之頻率低於2.5 KHz。週期性電流脈衝可促成氧化物層形成在晶圓基板上。然而，電源供應器之特定操作規範可根據應用而變動。

晶圓薄化程序亦可包含步驟S44，其中在步驟S43及S44持續時藉由旋轉及移動研磨構件16而執行一研磨程序以移除氧化物層83。在一些實施例中，研磨構件16以約5000 rpm之一最大旋轉速度繞旋轉軸R1旋轉，且晶圓基板80以約1000 rpm之一最大旋轉速度繞旋轉軸R2旋轉。研磨構件16或處理工具10在平行於工件80之表面81之X軸或Y軸方向上之移動速度經選擇，使得自晶圓基板80移除之材料量實質上相同於形成於晶圓基板80上之氧化物層83之量。

在一些實施例中，在根據一預設值理想地控制處理參數之一條件下，晶圓基板80之一待處理區85之最上部分(其定位於處理工具10之向前方向處)可在研磨構件16接觸此區之前氧化，而待處理區85中之下部分未經氧化。當處理工具10移動至待處理區85時，此區之總厚度將被充分氧化。因此，研磨構件16僅僅透過電化學活動移除氧化物層83。由於氧化物層83之硬度明顯小於晶圓基板80之原始材料82之硬度，可快速地且容易地移除氧化物層83，且不會發生機械磨損或僅僅發生一可忽略的機械磨損。此有利地導致研磨構件16之一延長的壽命，減少可在一機械磨損程序期間產生之電解液中之雜質量，且成功地減輕或避免在基板晶圓之表面上產生殘留應力及缺陷。

在一些實施例中，如圖14中所展示，當出現異常時，旋轉頭14下之氧化物層84可能未形成為具有所要厚度。若氧化物層84之厚度小於自晶圓基板80移除之材料之厚度，則在研磨構件16與晶圓基板80之原始材料之間發生一機械磨損，此不利地降低處理品質且導致不良產品良率。為了解決此問題，晶圓薄化程序繼續步驟S45，其中監測與氧化物層之厚度相關聯之一參數，且比較經監測參數與一預設值以判定是否出現一異常。若偵測到一異常，則該程序繼續步驟S48以進行一調整程序。可在調整程序中修改一或多個處理參數以改良研磨品質。

用於回應於經監測參數而控制系統之實例如下。

在一些實施例中，經監測參數係研磨構件16之一旋轉速度。研磨構件16之旋轉速度之一減小可指示研磨構件16與晶圓基板80之非氧化材料接觸。為了解決此問題，控制器73可向沈式泵527 (圖8)發出一控制信號以增加電解液之流速以便確保氧化物層84經形成而具有一預定厚度。

在一些其他實施例中，經監測參數係施加於研磨構件16上之一壓力。安裝於第三上致動器33(圖2)上之一馬達負載感測器可用來偵測施加於研磨構件16上之壓力。壓力之一增加可指示研磨構件16與晶圓基板80之非氧化材料接觸。為了解決此問題，控制器73可向沈式泵527 (圖8)發出一控制信號以增加電解液之流速以便確保氧化物層84經形成具有一預定厚度。替代地，控制器73可向第一上致動器31 (圖2)發出一控制信號以調整研磨構件16在Z軸方向上之饋送速度。

在又一些其他實施例中，經監測參數係研磨構件16與晶圓基板80之間的一電位差。電位差之一增加可指示研磨構件16與晶圓基板80之非氧化材料接觸。為了解決此問題，控制器73可向第二上致動器32 (圖2)發出一控制信號以調整研磨構件16在X軸方向或Y軸方向上之饋送速度。

在仍一些其他實施例中，電解液之一流速、電解液之一電導率或電解液之一pH值由度量衡模組56來監測。當經監測參數在一值範圍之外時，控制器73可暫停系統之操作，且更換電解液，包含電解液槽35及電解液處置總成5中之電解液。另外或替代地，過濾模組55可被更換為一新過濾模組。在更換電解液後，繼續研磨程序。

若在步驟S45中未偵測到異常，則該程序繼續步驟S46以判定研磨程序是否完成。在一些實施例中，研磨構件16經配置以沿著一預設行進路徑移動。當處理器71偵測到研磨構件16移動至預設行進路徑之一終點時，其判定該程序完成。

精細研磨程序(步驟S5)可根據圖12中所展示之步驟S41至S46及S48但利用不同參數來執行。通常，在粗略研磨程序期間，藉由增加電壓及增加電解液之溫度而加速在工件之表面上形成氧化物層。同時，藉由降低研磨構件之速度及增加旋轉圓盤之Z軸饋送速度，可自基板快速地移除大量材料。相比之下，在精細研磨程序期間，藉由降低電壓及電解液之溫度而將氧化物層控制為具有一均勻的薄厚度。同時，藉由增加研磨構件之旋轉速度及降低Z軸饋送速度而形成一緻密表面。在一些實施例中，用於粗略研磨程序之研磨構件不同於用於精細研磨程序之研磨構件，其中用於粗略研磨程序之研磨構件之一沙粒大小大於用於精細研磨程序之沙粒大小。另外，可在精細研磨程序之後執行一超精細拋光，且使用一塑膠接合的金屬研磨輪處理基板以拋光基板之表面。在一些實施例中，若在精細研磨程序中偵測到之在電極中之雜質量超過一臨限值，則電極透過排洩管道514來排洩且將不再循環回至電極供應管線。

可在完成晶圓薄化程序之後或在晶圓薄化程序期間執行一維護程序(步驟S47)。在維護程序中，電力供應模組45將交流電施加至研磨構件16及晶圓基板80。圖15示意性地展示供應至晶圓基板80之波之電流形狀。在一研磨程序中，電力供應模組45將正輸出提供至晶圓基板80以將氧化反應驅動至晶圓基板80之表面中。然而，在一段時間之處理之後，雜質可堵塞於研磨構件16內或研磨構件16之硬度或尖銳度可降級。為了清潔研磨構件16，電力供應模組45將負輸出提供至晶圓基板80且將正輸出提供至研磨構件16以將氧化反應驅動至研磨構件16中。另外，驅動研磨構件16以相對於晶圓基板或一虛設晶圓旋轉。因此，研磨構件16中之雜質可自研磨構件16移除及/或可使研磨構件16銳化。產生正輸出之時間週期(Hon)及產生負輸出之時間週期(hon)在1 ms至999.9 ms之一範圍內。兩個連續正輸出之間的時間間隔(Loff)及兩個連續負輸出之間的時間間隔(Loff)在1 ms至999.9 ms之一範圍內。正輸出之頻率可不同於負輸出之頻率。電力供應模組45提供約-15 V至15 V之間的一電壓。

關於前述描述，應理解，在不脫離本發明之範疇之情況下，可對細節，尤其在所採用之構造材料以及部件之形狀、大小及配置方面進行改變。本說明書及所描述實施例僅係實例性的，其中本發明之真實範疇及精神由以下發明申請專利範圍來指示。

1:晶圓處理系統 3:處理總成 5:電解液處置總成 7:操作站 10:處理工具 10a:處理工具 10b:處理工具 11:平台 12:旋轉軸件 13:電極 14:旋轉頭 14a:旋轉頭 14b:旋轉頭 15:分配板 16:研磨構件 16a:研磨構件 17:換能器 18:保護外殼 20:固持模組 21:導電支撐件 22:導電多孔構件 23:電極 24:流體輸送構件 25:連接管線 26:管線 30:致動器模組/致動器總成 31:第一上致動器 32:第二上致動器 33:第三上致動器 34:下致動器 35:電解液槽 40:度量衡模組 41:第一感測器 42:第二感測器 45:電力供應模組 47:氣體處置模組 51:管道單元 52:液體調節模組/穩流裝置 53:真空泵 54:電解液貯存器 55:過濾模組 56:度量衡模組 57:穩流裝置 71:處理器 72:記憶體 73:控制器 74:輸入/輸出介面 75:通信介面 76:電源 80:晶圓基板/工件 81:表面 82:原始材料 83:氧化物層 84:氧化物層 85:待處理區 111:滾珠螺桿 112:水平臂部分 113:垂直臂部分 114:框架 122:下端 125:軸承 131:環形主體 1312:下表面 132:連接部分 141:頸部分 142:擴展部分 142a:擴展部分 142b:擴展部分 143:圓盤 144:凸緣 144a:凸緣 145:圓形凹槽 146:第一溝槽 147:凹口 148:第二溝槽 211:基座 212:凸緣 213:溝槽 214:中央流體通道 215:周邊流體通道 216:下部分 217:容納空間 222:頂表面 224:底表面 226:凸起 232:電接觸件 234:絕緣體 241:固定外殼 242:旋轉軸件 243:軸向導管 244:上橫向導管 245:下橫向導管 246:入口埠 247:出口埠 248:軸承 351:出口埠 36:電解液供應單元 361:電解液供應管線 362:上游段 363:中間段 364:下游段 365:電解液供應管線 511:排出管道 512:旁通管道 513:再循環管道 514:排洩管道 515:供應管道 521:閥 522:閥 523:閥 524:閥 525:閥 526:泵 527:沈式泵 571:外殼 572:入口 574:阻擋構件 1132:底表面 1411:上表面 1422:底表面 1422a:底表面 1431:周邊邊緣 1432:下表面 2111:頂表面 2112:底表面 2421:頭部分 2422:軸向部分 3651:長形主體 3652:噴嘴 3653:端開口 5712:側壁 5713:出口 5714:側壁 D:直徑 E:電解液 L:長度 R1:旋轉軸 R2:旋轉軸 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟 S5:步驟 S6:步驟 S7:步驟 S10:方法 S41:步驟 S42:步驟 S43:步驟 S44:步驟 S45:步驟 S46:步驟 S47:步驟 S48:步驟

自結合附圖閱讀時進行之以下詳細描述，可更好地理解本發明之實施例之態樣。應注意，根據標準工業實踐，各種結構未按比例繪製。事實上，為了論述清晰，可任意地增加或減小各種結構之尺寸。

圖1展示根據本發明之一或多項實施例的一晶圓處理系統之一方塊圖。

圖2展示根據本發明之一或多項實施例的一晶圓處理系統之一示意性橫截面視圖。

圖3A展示根據本發明之一或多項實施例的一處理工具之部分元件之一示意性橫截面視圖。

圖3B展示圖3A之處理工具之一碟狀物之一仰視圖。

圖4A展示根據本發明之一或多項實施例的一處理工具之部分元件之一示意性橫截面視圖。

圖4B展示圖4A之處理工具之一碟狀物之一仰視圖。

圖5展示根據本發明之一或多項實施例的一處理工具之部分元件之一示意性橫截面視圖。

圖6展示根據本發明之一或多項實施例的一固持模組之部分元件之一示意性橫截面視圖。

圖7展示圖6之固持模組之一導電支撐件之一俯視圖。

圖8展示根據本發明之一或多項實施例的一晶圓處理系統之一示意性視圖。

圖9展示根據本發明之一或多項實施例的一穩流裝置之一示意性視圖。

圖10展示根據本發明之一或多項實施例的一電解液供應管線之一示意性視圖。

圖11展示繪示根據本發明之一或多項實施例之各個態樣的製造一晶圓基板之一方法之一流程圖。

圖12展示繪示根據本發明之一或多項實施例之各個態樣的薄化一晶圓基板之一方法之一流程圖。

圖13展示繪示根據本發明之一或多項實施例的執行一研磨程序之一方法之一個階段之一示意性視圖，在一研磨程序期間在晶圓基板之一表面處充分形成氧化物層。

圖14展示根據本發明之一或多項實施例的執行一研磨程序之一方法之一個階段之一示意性視圖，在研磨程序期間偵測到一異常。

圖15係展示根據本發明之一或多項實施例的在一維護程序中提供至一晶圓基板之電流之一實例之一波形圖。

1:晶圓處理系統

3:處理總成

5:電解液處置總成

7:操作站

10:處理工具

20:固持模組

30:致動器模組/致動器總成

35:電解液槽

36:電解液供應單元

40:度量衡模組

45:電力供應模組

47:氣體處置模組

51:管道單元

52:液體調節模組/穩流裝置

54:電解液貯存器

55:過濾模組

56:度量衡模組

71:處理器

72:記憶體

73:控制器

74:輸入/輸出介面

75:通信介面

76:電源

Claims

一種晶圓處理系統，其包括：一處理工具，其包括經組態以自一晶圓基板移除材料之至少一個研磨構件；至少一個電解液供應管線，其經組態以將一電解液供應至該晶圓基板；一固持模組，其定位於該處理工具下方且包括：一導電基座，其中至少一個流體通道自該導電基座之一頂表面延伸至一底表面；一導電多孔構件，其定位於該導電基座之該頂表面上；及一真空源，其與該導電基座之該流體通道流體連通以產生一真空來將該晶圓基板固持於該導電多孔構件上；一致動器總成，其經組態以驅動該研磨構件之一旋轉及該導電基座之一旋轉之至少一者；及一電力供應模組，其經組態以透過該導電基座將一電流施加至該研磨構件及該導電多孔構件。
如請求項1之晶圓處理系統，其進一步包括一流體輸送構件，該流體輸送構件經組態以在該導電基座旋轉時提供該導電基座之該流體通道與該真空源之間的一流體連通。
如請求項2之晶圓處理系統，其中該流體輸送構件包括：一固定外殼，其包括複數個氣體出口；及一旋轉軸件，其定位於該固定外殼中且可與該導電基座及該導電多孔構件一起旋轉，其中一導管形成於該旋轉軸件內且具有與該導電基座之該流體通道流體連通之一端及與該等氣體出口流體連通之另一端。
如請求項1之晶圓處理系統，其進一步包括：一電極，其圍繞一旋轉軸配置，該導電基座繞該旋轉軸旋轉；及複數個電接觸件，其等定位於該電極與該導電基座之間，其中該電極在該導電基座旋轉時保持固定，且來自該電力供應模組之該電流經由該電極及該等電接觸件施加至該導電基座。
如請求項1之晶圓處理系統，其中該導電基座之一頂表面包括複數個凸起，且該導電多孔構件包括相對於該等凸起配置之複數個溝槽。
如請求項1之晶圓處理系統，其中該導電多孔構件由選自由不鏽鋼、鈦合金及碳化鎢組成之群組之材料製成。
如請求項1之晶圓處理系統，其進一步包括：一排出管道，其與該導電基座之該流體通道流體連通，其中該真空源連接至該排出管道；一電解液貯存器，其經組態以儲存該電解液；一旁通管道，其在該排出管道與該電解液貯存器之間流體連通；及一液體調節模組，其可在一操作模式及一休息模式中操作，其中在該操作模式中，該液體調節模組經由該排出管道將該流體自該流體通道導引至一環境，且在該休息模式中，該液體調節模組經由該排出管道及該旁通管道將該流體自該流體通道導引至該電解液貯存器。
如請求項7之晶圓處理系統，其進一步包括：一供應管道，其在該電解液貯存器與該至少一個電解液供應管線之間流體連通；及一過濾模組，其連接至該供應管道；其中來自該電解液貯存器之該電解液經由該過濾模組循環回至該至少一個電解液供應管線。
如請求項1之晶圓處理系統，其中該處理工具進一步包括在其之一底表面處界定一凹槽之一旋轉頭，且該研磨構件定位於該旋轉頭之該底表面上且環繞該凹槽，其中該至少一個電解液供應管線包括經組態以將該電解液排放至該凹槽中之一第一電解液供應管線。
如請求項1之晶圓處理系統，其中該至少一個電解液供應管線進一步包括經組態以將該電解液排放至該研磨構件與該晶圓基板之間的一接觸點之一第二電解液供應管線。
一種晶圓處理系統，其包括：一處理工具，其包括：一旋轉軸件；一旋轉頭，其固定至該旋轉軸件之一下端且在該旋轉頭之一底表面處界定一凹槽；一研磨構件，其定位於該旋轉頭之該底表面上且環繞該凹槽；一第一電極，其環繞該旋轉軸件且電連接至該旋轉頭；及一流體供應管線，其形成於該旋轉軸件及該旋轉頭內且經組態以將一電解液供應至該凹槽；一固持模組，其經組態以固持一晶圓基板且包括一第二電極；一致動器總成，其經組態以驅動該處理工具之一旋轉；及一電力供應模組，其經組態以將一電流施加至該第一及該第二電極。
如請求項11之晶圓處理系統，其中該研磨構件由包含導電金屬粉末及非導電磨料顆粒之材料製成。
如請求項11之晶圓處理系統，其中該頭部分包括：一圓盤，其中複數個溝槽形成於該圓盤部分之一下表面處，且該流體管線之一端形成於該圓盤上；一凸緣，其自該圓盤之一周邊邊緣向下延伸，其中該凹槽由該圓盤及該凸緣來界定；及一流體導引板，其上形成有複數個孔以用於允許來自該流體管線之電解液通過。
如請求項11之晶圓處理系統，其中該旋轉頭之該凹槽由向下延伸至該旋轉頭之該底表面之一凸緣環繞，且該凸緣包括與該凹槽流體連通之複數個凹口。
如請求項11之晶圓處理系統，其進一步包括一換能器，該換能器連接至該流體供應管線以向該電解液產生一超音波能。
一種晶圓處理方法，其包括：在一固持模組上裝載一晶圓基板；使一研磨構件與該晶圓基板之一表面接觸，其中該研磨構件配置於一凹槽周圍；將一電流施加至該晶圓基板及該研磨構件且將一電解液供應至該凹槽中以便在該晶圓基板之該表面上形成氧化物層；藉由旋轉該研磨構件而執行一研磨程序；及當與該氧化物層之厚度相關聯之一經監測參數不在一預設值之一範圍內時，調整該研磨構件之該移動或該電解液之該供應。
如請求項16之方法，其中該經監測參數係該研磨構件之一旋轉速度，且當該研磨構件之該旋轉速度低於一預設值時，該電解液之一流速增加。
如請求項16之方法，其中該經監測參數係施加於該研磨構件上之一壓力，且當該壓力大於一預設值時，該電解液之一流速增加或該研磨構件相對於該晶圓基板之一高度減小。
如請求項16之方法，其中該經監測參數係該研磨構件與該晶圓基板之間的一電位差，且當該電位差在一值範圍之外時，改變該研磨構件之一移動速度。
如請求項16之方法，其進一步包括：當該電解液之一流速、該電解液之一電導率或該電解液之一pH值在一值範圍之外時，停止該研磨程序；及在停止該研磨程序之後更換該電解液。