TW396488B - Semiconductor wafer aligning system and aligning method thereby - Google Patents

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B7 五 、發明説明（~~ 定▲本發明係關於半導體晶圓校正系統及其校正方法 係關於種半導體晶圓校正系統及其校正方法更 二中4在超純水上的晶關藉由校 地 校準校，⑽供保^ ⑽而精確地 •1·^#藝的描诚 移動ΓΓ在半導體裝置製程裡，晶圓在以負载晶圓用的 移動後移到另一加工線。 们移動系統 置不ir段時，窝要晶圓校準系統以固定晶圓的晶圓位 置不偏離，並使其移開而保持正確的位置。 、當晶圓未精確地校準時，晶圓撞擊製造設備而致破裂 ，並造成晶圓移置動作失調。 通常，晶圓的校準系統可以具有各種形狀及操作原則 ’而其大略分成二種不同的類型，例如晶圓保持校準系統 及晶圓導引校準系統，其中—種系統係將晶圓保持在其二 側上並使其校準’而另一種系統則在晶圓移動與導槽接觸 以接受導引的同時進行校準。 上述晶圓保持系統及晶圓導引校準系統正常地操作， 以致於晶圓具有圖樣的前表面朝上而晶圓的背面朝向校準 系，統。 因此’當晶圓校準時，晶圓的背面發生刮傷而且與導 槽接觸的表面沒有困難。 然而’半導體襄置製造環境用之潔淨室的光淨度越 五、發明説明（2〉 越重要’而且由於刮傷所造成超丄 體製程可靠性而言甚至變得，纟子對於產率及半導 裡，因為晶圓的背面朝上，及日n在：圓背側上的顆粒-朝下，裝設在校準系統上及校；：則：覆蓋上膠帶並且 接觸，以致於接觸膠帶受損而造成刮傷。 此外，因為只有校準系統，戶斤以雜雖、去 。 厅以很難達到精確的校準 一 本發明係關於提供一種半導體s 藉圓技準糸統，其用來 精確地校準晶圓而不造成晶圓損壞及校準漂浮在超純水之 水表面上的晶圓，實質排除一或多個由於相關技藝之缺點 及限制而致的問題。 本發明的另一目的在於提供一種使用本發明半導體晶 圓校準系統以避免晶圓損壞並將超純水的用量減到最少的 半導體晶圓校準方法。 為達這些及其它優點和具體說明及廣泛說明之本發明 目的，半導體晶圓系統皂括：一具有喷孔的桌面，以致於 從超純水供應源供應的超純水向上喷出；及一設在桌面上 的導引裝置，和將晶圓保持漂浮在由超純水靠著晶圓兩側 之喷壓所形成的水表，面上，使其得以進入正確的位置。 較佳地，沿著喷孔四週邊緣設置具某高度的突出部， 以致於在收集到某程度的超純水量後形成一片水，而且延 伸組件具有其壁開口的一部份，以致於漂浮在水表面上的 本紙張尺度適用中國國家操準乂 CNS ) A.4規格（210X297公釐） 諳 先 閱 讀 背 © * 項 再 填 驾 本 頁. 訂 經"部中央樣^rIJj'-T消費舍作妇印製 經濟部中央榀率而员Τ;消费合作社印絮 A7 . --- ————：__ B7 " 五、發明説明（3 ) ' 晶圓水平地沿著某方向面移動。 除此’導槽包括：藉由將晶圓之圓形四週邊緣保持在 左側及右侧與晶圓接觸的左/右導槽；及分別連接到左/右 導槽並控制左及右導槽之間寬窄距離的驅動元件。 導槽係以水平支持晶圓於其下之導板而形成並包括一 與晶圓四週接觸及保持晶圓的突出部。 此外’較佳地，突出部係為一具有螺旋元件的螺旋形 突出部，該螺旋元件係以數個符合欲校準之晶圓的直徑大 小的母螺絲鎖緊。 此外，較佳地，導板置於由上述喷出超純水之喷.壓所 形成的水表面下，而且設有透孔以使水表面容易形成。 此外，驅動元件包括至少一汽鋼及活塞，其一端係分 別與左及右導板連接，而汽鋼以空氣壓力管線所提供的空 氣壓力與活塞垂直進行往復運動。 較佳地，半導體晶圓校準系統進一步包括：設於導引 裝置上用來感測晶圓安裝的感測元件；及接收來自感測元 件之晶圓感測訊號的控制元件，及發出控制訊號給導引裝 置以驅動導引裝置。 同時，為了達本發明之其它目的，係提供一種使用本 發明半導體校準系統之校準半導體晶圓的方法，該方法包 括：a)晶圓安裝，其中晶圓轉移用的真空夾盤係將晶圓裝 在導板上；b)超純水喷覆，其中當晶圓安裝完成時，感測 元件即進行感測，並將晶圓感測訊號發給控制元件，而接 收晶圓感測訊號用的控制元件將關閉的閥打開以使超純水 本^^51^；1中國國家標隼_(€阳）八4規格（210父297公釐）-'~~~ ：---— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

，1T 線_· 經*-部中央標準而负工消费合作妇印fi A7 B7 五、發明説明（4 喷在晶IS上；e)晶IS校準，其中當晶圓漂浮在由超純水之 喷壓所形成之水表面上，漂浮.的晶圓先沿.著水表面進入由 一端打開之延伸組件導引的某方向，然後再校準晶圓，使 得等待來自控制元件之控制訊號的導板皆變窄並保持晶圓 ，而控制兀件將閥關閉以停止噴出超純水；及幻晶圓轉 移’其中晶圓轉移用的真空夾盤真空吸附已校準過的晶圓 ，而且如果導板變寬以釋出晶圓，則晶圓轉移用的真空夾 盤將晶圓移到另一設備。 應了解，上列之概述及下列詳細說明係供舉例說明用 並且是用來提供如申請專利範圍所聲明之本發明的進一步 說明。 乂 圖式的簡單說明： 在所附的圖式中： .第1圖係為-顯示本發明其中一個具體复施例之晶圓 校準系統的立體圖，其中直徑大的晶腿安裝在錢校 系統的導板上； 、第2圖係為一顯示本發明其中一.個具體實鲁 校準系統的立體圖，—其中直徑太.的晶it鱼μ 的導板保持及校準； ^ ..第3圖係為-顯示第2圖之晶圓校準系| ,, 第4圖係為—!頁示第2圖之晶圓姐系統的上視圖； ^ ^ ® Λ ^ ^ t ^t ^ ^ ^ ^ iL Μ ® , ^ t M M e s Α t a s ^ f ^

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五、發明説明（ 引控制後由晶®校準线的導板保持及校準； 第6圖係為—顯示第1圖之螺旋突出部脉導板上的放 大圖， 帛7圖係為—顯示本發明其中—個具體實施例之晶圓 校準、I 統故_概爲圖。 較佳具體實施例的詳細铕明 —請參考以下本發明之較佳具體實施例的詳細說明，該 實施例係以所附之圖式作說明： 第1圖係為顯示本發明其中一個具體實施例之晶圓校 準系統的立體圖，其巾越大的晶圓係裝在晶圓校準系統 之導板上，與其接觸，第2圖係為一顯示本發明其中一個 具體實施例之晶圓校準系統的立體圖，其中直徑大的晶圓 係由晶圓校準系統的導板保持及校準，及第3圖係為一顯 _示第2圖之晶圓校準系統的部分剖面圖。 請參考第1圖到第3圖，晶圓校準系統包括：一桌面14 ，其具有用來喷出由超純水來源11供應之超純水的喷口 12 ;左及右導板18，其裝在桌面14上並將漂在由超純水喷壓 所形成的水表面上的晶圓16分別保持在晶圓四週的左及右 側，以將晶圓導引移到正確的方向；及一驅動元件2〇，其 分別連接左級右導板並控制二導板18之間的距離，即寬窄 與否。 桌面14包括從噴口 12周圍邊緣以保持從噴口 12噴出之 某數量的超純水，以至於形成一片超純水10的水表面，而 延伸組件22之壁的一部分打開，使得漂在水表面上的晶圓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) —'—Γ 〇 ~— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁}

、1T 線φ, 經"•部中央樣4,'^β工消货合作扣印製 五、發明説明（6 A7 B7 經矛，部中央棍年而只工消贽合作私印ιί 16沿著超純水10的水表面移動進入某方向。 因此，晶圓16漂在經由位於桌面14上之喷口 12，利用 超純水10水壓向上形成的水表面上。該階段裡，.在喷口;12 周圍形成的延伸組件22使得水表面因已喷出之超純水,ι 〇所 形成的水表面區域而儘可能形成一片水面，使得晶圓丨6的 漂浮能力增加。 晶圓表面也發揮吸附空氣中所含之顆粒並將其經由排 放口排出，以將顆粒對晶圓16之副作用降到最低的功能。 除此，如第1圖所示，一些已噴出的超純水流入上述 延伸組件22之開放壁的方向，所以，晶圓16沿著超純水1〇 所形成的水表面進入延伸組件22之開放壁的方向，藉此完 成第一校準操作。 在完成第一校準操作後，側面傾斜的晶圓16，如第2 圖所不’係'由導板保持在其兩侧，藉此完成第二校準操作 〇 因此，更精準的校準操作實質上係由二個校準操作步 驟，即上述第一及第二操作達成。 同時，晶圓導引裝置的形狀，例如導板18，可以是各 式各樣，但是較佳水平使用二叉式板狀左/右導板Μ如 第4圖所示，Μ支禮晶圓婦其下侧，使晶_安裝於 上，此外，螺旋突出部24係設在其上，與晶_的四、 緣接觸以鎖緊晶圓丨6。 螺旋突出部24包括數個螺絲26，如第6圖所示 絲係與形成在導板上的母螺絲旋緊，其中母螺絲根據 週邊 該虫| 欲拓 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·〇 訂 線零 本紙張尺度 9 五、 發明説明（7 A7 B7 經济部中央樣率而货工消贽合作社印絜 準之a0圓的直控而具有各種大小，即4对，6忖，8时u 呀，以致於可以容易施於具各種直徑/即4 口寸，’6 口寸，’8叶 ’ 12对的晶圓。 操作員可以藉由使用工具旋轉或只是用手旋轉來組裝 或拆卸在導板u上的螺絲突出部24。 除了螺％犬出部以外，欲強力插入的播入突出部，或 環繞晶圓四週邊緣形成之凹槽的弧形突出組件可以與‘板 18旋緊。 、 因此，如第2圖所示，當12吋的晶圓需要校準時，螺 旋大出部24係與在導板18上的12吋母螺絲28套合。就4吋 曰曰圓而如第5圖所示，螺旋突出部24係與導板“上的4 吁母螺絲34套合。 除此之外，如第4圖所示，在導板18上形成數個不同 大小，即6吋母螺絲，8吋母螺絲等的母螺絲3〇，以致於可 以置放不同直徑的晶圓。 另外，如第4圖所示，位在由噴出超純水1〇之噴壓所 成的水表面下的導板1 8上形成一透孔3 6，.使得超純水1 〇 滲透其中而且水表面將晶圓16向上推，有助於水表面容易 形成。 此外，透孔3 6的形狀越寬越有利，而且形成對稱形狀 以致於噴壓均勻地施加在晶 圓16上。 除此以外，如第1圖到第2圖所示，驅動元件包括一雙 向運動的汽缸’及分別連接左/右導板18之一端的活塞38 活塞38係以雙向運動的汽缸42垂直移動，接收由空氣壓 本紙張尺度適用赠) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

線I 五 、發明説明（ Α7 Β7 力管線40所提供的空氣壓力.。 除了雙向活動汽缸432之外，可以將二個單向活動的 π鋼分別與右/左導板18連接，或也可以使用二個螺旋方 向彼此不同的雙向螺絲，使雙向螺絲穿過而與導板連接的 移動組件，並以馬達使其轉動，以致於使移動組件直線地 往復運動。然而，想要使用的是雙向運動汽缸，因為其較 易掌握而且控制得更精準。 除此，如第7圖所示，汽鋼42具有速度控制閥料，藉 由控制連接至汽鋼42之空氣壓力管線40所提供的空氣壓力 抓1來控制汽鋼42直線往復運動的速度。 在使用速度控制閥44之下，速度最佳化到使晶圓16校 準的最大速度而又使在導板保持晶圓16時對晶圓16的影響 最小。 同時，如第1圖及第2圖所示，罩蔽組件46進一步地裝 設在驅動元件20及延伸組件22之間，以避免超純水1〇流過 延伸組件22及進入驅動元件2〇。 經濟部中央標準而男工消贽合作於卬^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 線 除此，本發明的半導體晶圓校準系統進一步地包括一 e又在導板18上以感測晶圓16之安裝的感測元件48 ;及一接 收來自感測元件48之晶圓感應訊號並施予汽缸42控制訊號 以驅動汽缸42的控制元件50。 控制元件50係經由空氣壓力管線4〇控制汽缸42的驅動 〇 因此，當晶圓16安裝在導板18上時，感測元件48係感 應到晶圓16的安裝並施予控制元件50晶圓感應訊號。然後

五 經济部中央捃率^h-x消费合作妇卬則水 kl B7 '發明説明（ ’接收晶圓感應訊號的控制元件50係使閥52打開以將壓縮 在某壓力下的超純水1〇喷出，並使裝在導板18上的晶圓16 漂在由超純水之水壓所形成的水表面上。 以下為本發明半導體晶.圓校準系統之校準操作的詳細 說明：根據欲校準之晶圓的直徑，將鎖緊在導板18上的螺 旋突出部24拆卸，並將螺旋突出部24在符合選自4吋，6吋 ，8吋及12吋母螺絲34，32，3〇，28之晶圓直徑的母螺絲 上重新組裝。 如果螺旋突出部24根據欲校準的晶圓直徑組裝，則用 來轉移晶圓的真空夾盤將晶圓安裝在桌面上的導板18上。 —該階段時，裝設在導板18上的感測元件48係感應到已 ，裝的晶圓16,並施予控制元件5〇晶圓感應訊號，而接收 晶圓感應訊號的控制元件5〇係將已關閉的間52打開以使超 純水10噴在晶圓16上。 如果晶圓16由於超純水10的噴屬而漂在水表面上如 第1圖所示，則已漂浮的晶圓16先沿著水表面向延伸組件22 侧壁打開所形成的方向移動其呤s 士 & 仙 勒，具-人晶圓在接收來自控制元 件之控制訊號的導板丨8都很窄時校準。 該階段時’控制元件將閥關閉以停止噴出超純水。 然後，已校準的晶圓16係附在轉移晶圓用的真空夹盤 ，或另一個用來將晶圓轉移到另—處理設傷的真空炎盤 ’並將導板18變寬以使晶圓自由移動 ^ 切’而且真空夾盤#晶 圓移到另一處理設備。 然後，欲校準的其它晶圓繼續安左 女裒在導板上並進行晶 本紙痕尺度適用 1¾¾¾率（CNS) A4規格（21〇χ^^·^---—___ -12 - (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、 發明説明（10 ) 圓校準.操作。 同時，在桌面上裝設一排放凹槽以導引已喷出的 集超純水，及使其流人—個方向。沿著排放凹槽流 =超純錢人排放σ並儲存於裝在訂的超純水儲存容 =，可以裝設超純水循環元件，使得已喷出的超純 水排出桌面並«至超純水來源關再使用㈣省超純水 超純水循環元件係裝設在桌面上，超純水猶環元件包 括：一收集已噴出之超純水並將其導入一個方向的排放凹 槽卜一超純水純化裝置，絲純化沿著排放凹槽排放的超 純水；及-超純水供應裝置，用來供應由超純水純化裝置 純化之超純水進入超純水來源。 因此，使用本發明半導體晶圓校準系統校準晶圓的方 法包括下列步驟：導槽調整，其中組裝在導板18上的螺旋 突出部24根據晶圓16的直徑拆却，並在導板上將螺旋突出 部24在選自母螺絲34, 32, 3()，28之符合晶圓直徑的母螺 絲上重組；晶圓安裝，其中用來轉移晶 裝細安裝在導板…純水喷覆，其;當=: 完成時，感測元件48感測到晶圓安裝，並施予控制元件5〇 感應訊號，而接收晶圓感應訊號的控制元件5〇將已關閉的 閥打開以將超純水10喷到晶圓16;晶圓校準，其中當晶圓 16漂在以超純水喷壓形成的晶圓表面上時，已漂浮的晶圓 16先沿著水表面向延伸組件22側壁打開所形成的方向移動 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） I— ,I-；——---S (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經济部中央樣準而於工消费合作.71印製 五、發明説明（η Α7 Β7 經^—部中央榀卑^只工消费合作社印裝 導晶圓16,以使等待來自控制元件之控制訊號的 、起持晶κ，而且控制科5()賴52關閉以停 止出超純水，及晶圓轉移，其中轉移晶圓用的真空央盤 2附已校準的細6,如果導板18變寬以使晶圓16自由移 動，而且用來晶圓轉移的真空夾盤使晶圓16移到另一設備 因此’避免了晶圓校準操作在晶圓不完全被取代而進 ^安裝之前開始，超純水‘的用量減到最少，因為超純水在 讀定晶圓安裝後開始喷覆，而且在晶圓16校準後停止喷覆 〇 同時，就使用本發明半導體晶圓校準系統來進行晶圓 背侧研磨方法的情況而言，晶圓背侧研磨方法係在晶圓安 ，步驟之則進订。首先，進行層麼步驟，其中將膠帶貼在 ，、上形成圖樣之晶圓的前側，以保護前側而供背侧研磨方 法研磨晶圓的背侧，而轉移晶圓用的真空失盤真空吸附並 將晶圓以其背侧朝上而其前側朝下的方向轉移。然後在 ^圓轉移後’進行晶圓背側研磨的步驟，其中轉移到晶圓 ;的晶圓係置於正確的位置，然後，使用剪刀或研磨器 將晶圓的背側剪下或磨碎。 Z上述之本發明的半導體晶圓校準系統及半導體晶 圓才父準方法’日曰日圓損壞係減到最少，避免顆粒產生可以 精準地校準晶圓，冑超純水的用量減到最少。 上述之具體實施例係用來詳細說明本發明之 徵及功效，對於熟悉該項技藝人士 ； 孩士而5，可能根據上述說 請 先 閲 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 訂 線

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ίΟ· 12- ί4· 6· ίδ- ΙΌ· >2- 54. »6« 18 惠用中_國 發明説明（ A? B1 12 ==實施例作部分變更或修改，卻不_此，本較專·㈣由麟之申請 寻利|£圍加以說明。 元件標號對照 •超纟屯水 36.· •喷口 3 8- .桌面 40.. •晶圓 42·. ’導板 44.· •驅動元件 46- •延伸組件 48·· •螺旋突出部 50.. •螺絲 52.. 3〇 、 32 、 34… 母螺絲 出本發 透孔 活塞 •空氣壓力管線 雙向運動的汽缸 速度控制閥 罩蔽組件 感測元件 控制元件 閥

家標车（CNS )八视格（210X297公iT (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A '11 線馨- 15

Claims (1)

1. 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 1. 一種半導體晶.圓校準系統，其包括： 一桌面，其具有用來喷出由超純水來源併摩之超 ...... 純水的喷口；及 一導引裝置，其裝在桌面上並將漂在超純水嗜農 所形成的水表面上的晶圓分別保持在晶圓二姓，以將 晶圓導引到正綠的位置。 2·根據申請專利範圍第！項之半導體晶圓校準系統，甚中 具某南度的延伸組件係形成在喷孔四週邊緣，队致身 在超純水的水表面在收集到某程度喷出後形成一片水 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 3·根據申請專利範圍第2項之半導體晶圓校準系統，其 延伸組件具有其壁開口的一部份，以致於潭淨在ς奉 面上的晶圓水平地沿著某方向面移動。 4. 根據申請專利:範圍第丨項之半導體晶圓校準系統’其中 導引裝I包括： .一藉由將晶圓之圓形嚴週邊緣而保持在左侧及右側 與mi的左/右導槽；及 一分別連接到左/右導槽並控制.左及右。導槽—之間寬 窄距離的驅動元件' 一 5. 根據申請專利範圍第4項之半導體晶圓技準系統，其中 導槽係以立[线錢鮮τ之導板的方式形成並 括一與晶圓四週接觸及保持晶圓的突出部。 6•根據申請減第5項之半導體晶圓柄系統，其 突出石.掩係為二具有螺旋元件的螺旋形突出部，該 中 包 中 螺 丨_Ί---^-----^v.-----訂------線 Φ— ''、 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) $紙張尺度適用中國國家揉準（cns ) μ規格 16 A8 _ g 六、申請專利範圍 ~~~~~~~':---一一 旋元件係讀個符合欲校Wl直餘小的母螺 絲鎖緊。 哚 7·根據申請專利範圍第5或，之半導咖校準系統， 其中導板置於由上述噴出超純水之喷壓所形成的水表 ©下，而且設有透孔以使水表面料形t 、 8. 根據申請專利範圍第4項之半導體晶.圓校準系統，其中 魏隸包括至少-汽缺活寨，其一端絲分履在 及右導板連接，而汽鋼以空氟壓力管線所提供的空氣 壓力與活塞垂直、進存往復運動。 9. 根據申請專利範圍第7項之半1體晶圓校準系统，其中 在空氣壓力管線裡設有速度控制元件，以藉由控制到 /飞鋼42之空氣壓力管線40的數量來控制活塞進行直線 往復運動的速度。 10. 根據申.請專利範圍弟4項之半導體晶.圓校準系統，其 中進一—愛—蜱裝m組鉄以避免超爲水流過举妓組件 及-保..護雇動元件。 11. 根據申請專利範圍—第」項炙半導違校準系統，其 中進一步包括： 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 一設於導引裝置上|來威爆.晶1·圓安裝..的.感.測元件 ;及 一接收直.1感測元件之晶圓感測訊號的控制元件 ，進氛座制訊號-給導引.裝置-土乂驅動導引裝置。 \ 12. 根據申請專利範圍第11項之半導體晶圓校準系統，其 中將J1裝設-在-嗜口的、管線上-以供回應來自控制元件之 17 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） A8 Βδ C8 D8 六、申請專利範園 其進一步包括在晶圓安裝步 ^ 中組裝在導板上的螺旋突 ’並在導板上將獅突出部在選』^ t錢’ 晶圓直捏的母螺絲上重组、魏母螺絲之符合 19. 範圍第17項之校準半，·— 、步包括在晶圓安-裝步驟前的I壓參驟 將 供背侧顧方法研磨晶圓㈣轉移晶圓用的真— .空夹盤真空吸附並將晶圓以其背側朝上而其前側朝下 的方向轉移。 2〇·根據申4專利範.圍.第I7—或―士9—項—之—校举半辱^體—晶—圓的方 法’其進一步包括在晶圓轉移步驟後晶圓背侧研磨的 #驟’其中轉移到晶圓.本位的晶圓係置於正確的位置 _____ ’然後，使用剪刀或研磨器將晶圓的背侧剪下或磨碎 請 先 閲 讀 背 之 注 意 事 項 再 f ： 頁 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 |張 -紙 本 Μ \)/ Ns6 準 標 家 國 I國 |中 用 i適 ¥ 公 7 9 2 20