TWI332683B - Systems and methods for wafer cleaning - Google Patents
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Description
1332683 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 特別是有關於晶圓清 本發明係有關於半導體製造 潔糸統與方法。 【先前技術】 …第1A圖顯示傳統之使用於化學機械研磨製 程後之晶圓清潔程序的刷體組示意圖。參見第1A圖,其 •係顯示-組刷體咖及12〇b之簡化的立體圖,:係; 別用以刷洗-晶圓13〇的頂面及底面。通常,㈣W 在被刷體12如及120b清潔時,係以_特定方向轉動, :而刷體12〇&及120b的表面則分別與晶圓130的頂面及 -底面接觸。刷體12如及12Gb係分财設於刷轴跡及 l〇〇b。刷體120a及120b通常由聚乙婦醇(p〇iyvi㈣ alc〇h〇l,PVA)構成,並在使用期間,其體積會膨脹。一 般而言,在其使用期間,刷體12〇a及12〇b的位置是固 _定的。當刷體膨脹時,刷體12〇&及12〇b施加在晶圓 表面之壓力會隨之增加。參見第1B圖及第1C圖,刷體 120a及120b之刷軸i〇〇a及1〇〇b之間的距離為d。在第 1C圖中,當刷體120a及12〇b的體積膨脹時,會有較大 的壓力施加於晶圓13〇上。再者,當施加在晶圓上的壓 力增加時,也會較容易產生微粒污染。 【發明内容】 本發明之一目的為提供一種晶圓清潔系統與方法。 0503-A3163 lTWF/AIicewu 4 1332683 * 為達成上述目的,本發明提供一種晶圓清洗系統, * 其包括第一刷、第二刷、刷驅動馬達、及控制器。該第 二刷,其係與該第一刷平行配置。該刷驅動馬達,其轉 動該第一刷及該第二刷。該控制器,其依據該刷驅動馬 達之驅動電流,將該第一刷及該第二刷中至少一者從一 第一位置移到一第二位置。 本發明亦提供一種工作件處理方法。該方法首先使 用位於一第一位置之轉動的第一及第二刷體,清潔一工 * 作件。並接收用以在該第一位置驅動該第一及第二刷體 之一驅動電流之測量值。並提供一預設規則,用以界定 該驅動電流及該第一及第二刷體之間距離的關係。依據 ; 該驅動電流之該測量值及該預定規則,決定該第一及第 • 二刷體之一第二位置,以補償該第一及第二刷體之磨 耗。將該第一及第二刷體從該第一位置移動到該第二位 置。再使用位於該第二位置之轉動的該第一及第二刷 體,清潔該工作件 • 本發明亦提供一種用以操作一用以清潔晶圓的刷體 組之方法,其中該刷體組包含一第一刷及一第二刷,其 係在清潔晶圓時轉動。該方法首先提供一預設規則,用 以界定驅動電流及該第一及第二刷體之間距離的關係。 並接收用以在該第一位置驅動該第一及第二刷體之一驅 動電流之測量值。再依據該驅動電流之該測量值及該預 定規則,決定該第一及第二刷體之一第二位置。 0503-A3163 lTWF/Alicewu 1332683 * 【實施方式】 - 為了讓本發明之目的、特徵、及優點能更明顯易懂, 下文特舉較佳實施例,並配合所附圖示第2圖至第4圖, 做詳細之說明。本發明說明書提供不同的實施例來說明 本發明不同實施方式的技術特徵。其中,實施例中的各 元件之配置係為說明之用,並非用以限制本發明。且實 施例中圖式標號之部分重複,係為了簡化說明,並非意 指不同實施例之間的關聯性。 φ 第2圖顯示依據本發明實施例之製造系統的示意 圖。製造系統200係為一半導體製造系統,其對半導體 晶圓執行化學研磨製程以及其後的晶圓清潔製程。 .· 製造系統200包含製程工作站20、電腦整合製造系 - 統(computer integrated manufacturing system, CIM ) 23、 以及錯誤測控制系統(fault detection control system, FDC ) 25。電腦整合製造系統23及錯誤偵測控制系統25 分別和資料庫24和26連結。 • 製程工作站20執行一化學研磨製程及一研磨後清潔 製程其包含一化學研磨製程機台210和一清潔機台230。 其中,化學研磨製程機台210包含製程平台211〜 213。製程平台211〜213係用於不同的化學研磨製程階 段,其分別使用不同種類的研磨液及不同的製程程式。 例如第一化學研磨製程階段在製程平台211執行,其中 大量的物質(例如:銅)被移除。在此可以使用一渦電 流檢測(eddy current testing )機制來決定在該第一化學 0503-A31631 TWF/Alicewu 6 1332683 • 研磨製程階段之執行停止點。第二化學研磨製程階段在 • 製程平台212執行,其使用的研磨下壓力較該第一化學 研磨製程階段為小,並進一步研磨晶圓表面。在第二化 學研磨製程階段中,可以使用一掃瞄(i-scan )機制來決 定在該第二化學研磨製程階段之執行停止點。第三化學 研磨製程階段在製程平台213執行,其執行一最後的研 磨程序。在第三化學研磨製程階段中,可以使用一研磨 時間機制來決定其研磨處理的結束時間。 • 清潔機台230包含一超音波清潔裝置23卜刷洗清潔 裝置232及233、及一乾燥裝置234。超音波清潔裝置231 係使用超音波,對經過化學研磨製程處理後的一晶圓執 ·' 行一清潔程序。刷洗清潔裝置232及233係分別使甩刷 體組來進行晶圓清潔的程序。刷洗清潔裝置232及233 的結構和運作方式在下文中有清楚敘述。乾燥裝置234 係使用異丙基醇(isopropyl alcohol,IPA )來移除經由超 音波清潔裝置231、刷洗清潔裝置232及233處理過之晶 ®圓上的水分和濕氣。 第3A圖顯示依據本發明實施例之刷體組的立體示 意圖。刷體組包含刷體32a及32b,其係分別用以刷洗一 晶圓30的頂面及底面。通常,晶圓30在被刷體32a及 32b清潔時,係以一特定方向轉動,而刷體32a及32b的 表面則分別與晶圓30的頂面及底面接觸。刷體32a及32b 係分別裝設於刷軸31 a及31 b。刷體32a及32b通常由聚 乙稀醇(polyvinyl alcohol,PVA )構成,並在使用期間, 0503-A31631 TWF/Alicewu 7 1332683 其體積會膨脹。刷體32a丨32b的轉動係以—驅動 驅動之。當刷洗清潔裝置232及233處理複數晶圓時: 測量得到該驅動電流之測量值,並儲存 測量值傳送到電腦整合製造系統23,並以記錄241的= 式’儲存在資料庫24巾。錯誤偵測控制系、统25定期透 過電腦整合製造系統23,從資料庫24令揭取紀錄241。
-預=規則261係儲存於資料庫26 _,界定該驅動電流 及該第-刷與該第二刷之外緣之間距離之關係。錯誤偵 ?控制系,2 5接收用以處理複數晶圓之該驅動電^之測 量值’計算接收之該測量值的平均值,並依據該平均值 及預疋規則261控制該刷體之位置。 〜第3B圖顧示依據本發明實施例之刷洗清潔裝置的 示意圖。如第3B圖所示’刷體32&及3孔最先分別設置 立呈〇91a及〇91b (其以虛線表示)。繼之,利用一機 械丁臂(圖未顯示).,將晶圓3〇垂直置入刷體32&及B 。之間。繼之,刷體323及32b分別被移動到位置外兄及 =5b (其以實線表示)。通常,刷體32a及S2b分別被 私動0.)才左右,而從位置391&及39ib移動到位置 及395\在位置395a及395b,刷體32a及32b分別接 觸到B曰圓3〇的表面30&及3〇b。用於驅動刷體32a及32b :驅:電5的大小,係和刷體32a及32b施於晶圓30表 面之垂直刀力(亦即,施加於晶圓30之表面30a及30b) 成正比〇 ’ 如第3B圖所示,刷體32a為順時針轉動,而刷體32b 0503-A31631 TWF/AUcewu 8 1332683 為逆時針轉動。複數噴嘴(例如喷嘴351、352、353、及 • 354)將液體喷在刷體32a及32b、及晶圓30上。該液體. 可以為界面活性劑及/或去離子水。刷體32a及32b在晶 圓30之表面30a及30b之刷洗,加上噴嘴35卜352、353、 及3 54的沖洗,可以將粒子從表面30a及30b移除。尤 其是,由刷體32a及32b從表面30a及30b刷下來的粒 子,可以被沖洗液體所沖走。而且,晶圓30之表面30a 及30b上的粒子也可以被沖洗液體所沖走。且由於晶圓 Φ 3 0係垂直固定,所以可以使上述沖洗效杲更佳。· 第4圖顯示依據本發明實施例晶圓清洗方法的流程~ 圖。該方法可以實施於第2圖所示的系統中。參照第4 p : 圖,在步驟S41中,提供一預設規則,用以界定該驅動^ : 電流及該第一及第二刷體之間距離的關係。該預設規則β 可以错由貫驗決定之’或者也可以箱由先七處理晶圓的? 歷史紀錄決定之。 在步驟S42中,使用位於一第一位置之轉動的第一 • 及第二刷體,清潔一工作件。
接收用以在該第一位置驅動該第一及第二刷體之一 驅動電流之測量值(步驟S43 )。該測量值係可以由刷洗 清潔裝置232及233記錄之,並傳送到電腦整合製造系 統23儲存之。電腦整合製造系統23將從複數次的清潔 製成處理過程中,收集到的測量值資料,記錄在資料庫 中。儲存之該等測量值記錄資料,被定期擷取,並用以 進行刷體的調整。一般而言,一清洗用刷體(例如一 PVA 0503-A3163 lTWF/Alicewu 9 1332683 ' 刷體),在其被完全磨耗之前大約可以處理400〜500片 • 晶圓。刷體的質地和尺寸,會隨著其使用壽命而改變, 導致其施加於工作件上的壓力也會隨之改變。在此,資 料的擷取和刷體的調整,可以在該刷體剛開始使用的前 期,以較低的頻率進行,當刷體用舊時,可以較頻繁地 進行資料的擷取和刷體的調整。在步驟S44中,從電腦 整合製造系統23擷取該等測量值記錄資料,並周以進行 刷體的調整。在步驟S45中,依據該驅動電流之該測量 鲁 值及該預定規則’決定該弟一及弟·一刷體之一弟—位 置,以補償該第一及第二刷體之磨耗。在步驟S46中, 將該第一及第二刷體從該第一位置移動到該第二位置。 ' 在步驟S47中,使用位於該第二位置之轉動的該第一及 : 第二刷體,清潔該工作件。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用 以限定本發明,任何熟悉此項技藝者,在不脫離本發明 之精神和範圍内,當可做些許更動與潤飾,因此本發明 • 之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 0503-A31631 TWF/AUcewu 10 1332683 【圖式簡單說明】 • 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易 懂,本文特舉實施例,並配合所附圖示,進行詳細說明 如下: 第1A〜1C圖顯示傳統之使用於化學機械研磨製程 後之晶圓 >可潔程序的刷體組不意圖。 第2圖顯示依據本發明實施例之製造系統的示意圖。 第3A圖顯示依據本發明實施例之刷體組的立體示 _ 意圖。 第3B圖顯示依據本發明實施例之刷洗清潔裝置的 示意圖。 ; 第4圖顯示依據本發明實施例晶圓清洗方法的流程 ·. 圖。 【主要元件符號說明】 刷體〜120a及120b ; 晶圓〜130 ; • 刷軸〜100a及100b ; 製造系統〜2〇0; 製程工作站〜20 ; 電腦整合製造系統〜23 ; 錯誤偵測控制系統〜25 ; 資料庫〜24和26 ; 資料記錄〜241 ; 預定規則261 ; 化學研磨製程機台〜210 ; 清潔機台〜230 ; 0503-A31631 TWF/Alicewu 11 1332683 製程平台〜211〜213 ; • 超音波清潔裝置〜231 ; 刷洗清潔裝置〜232及233 ; 乾燥裝置〜234 ; 刷體〜32a及32b ; 晶圓〜3 0, 刷軸〜31a及31b ; 位置〜391a及391b ; • 位置〜395a及395b ; 噴嘴〜351、352、353、及 354。 0503-A31631 TWF/Alicewu 12
Claims (1)
1332683 第9510219〗號申請專利範圍修正本 修正日期:卯.5芩 十、申請專利範圍: 1. 一種晶圓清洗系統,其包括: ' 一第一刷; - 一第二刷,其係與該第一刷平行配置; 一刷驅動馬這,其轉動該第一刷及該第二刷;以及 一控制器,其依據該刷驅動馬達之驅動電流及該第 一刷與該第二刷之外緣之間距離,將該第一刷及該第二 刷中至少一者從一第一位置移到一第二位置。 2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓清洗系統,其中 該第一刷及該第二刷分別包含一由海綿狀物質構成之刷 體。 • 3.如申請專利範圍第2項所述之晶圓滑洗系統,其中 該第一刷及該第二刷包含一甴聚乙舜醇(polyvinyl alcohol,PVA)構成之刷體。 4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓清洗系統,進一 步包含一第一刷定位器用以移動該第一刷,以及用以移 動該第二刷之第二刷定位器。 5. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓清洗系統,其中 該控制器接收用以處理複數晶圓之該驅動電流之測量 值,計算接收之該測量值的平均值,並依據該平均值及 一預定規則控制該第一刷定位器及該第二刷定位器。 6. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓清洗系統,其中 該預定規則界定對應於在處理晶圓時,施於該第一刷及 該第二刷一預定壓力的一標準驅動電流。 0503-A31631 TWF3/alicevvu ]3 1332683 第95102191號申請專利範圍修正本 修正曰期:98.5.4· 7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓清洗系統,其中 該預定規則界定該驅動電流及該第一刷與該第二刷之外 緣之間距離之關係。 8. 一種工作件處理方法,其包括: 使用位於一第一位置之轉動的第一及第二刷體,清 潔一工作件; 接收用以在該第一位置驅動該第一及第二刷體之一 驅動電流之測量值; 提供一預設規則,用以界定該驅動電流及該第一及 第二刷體之外緣之間距離的關係; 依據該驅動電流之該測置值及該預定規則5決定該 第一及第二刷體之一第二位置‘以補償該第一及第二刷 體之磨耗; 將該第一及第二刷體從該第一位置移動到該第二位 置;以及 使用位於該第二位置之轉動的該第一及第二刷體, 清潔該工作件。 9. 如申請專利範圍第8項所述之工作件處理方法,進 一步接收用以處理複數晶圓之該驅動電流之測量值,計 算接收之該測量值的平均值,並依據該平均值及一預定 規則控制該第一刷定位器及該第二刷定位器。 1 〇.如申請專利範圍第8項所述之工作件處理方 法,進一步界定對應於在處理晶圓時,施於該第一刷及 該第二刷一預定壓力的一標準驅動電流。 0503-A31631 TWF3/aiicewu 14 1332683 第9510219]號申請專利範圍修正本 修正曰期:98.5.4· ]1.如申請專利範圍第8項所述之工作件處理方 法,進一步對該工作件施行一超音波清潔程序。 、 12.如申請專利範圍第8項所述之工作件處理方 法,進一步對該工作件施行一化學研磨製程。 13. 如申請專利範圍第8項所述之工作件處理方 法,進一步對該工作件施行一乾燥程序。 14. 一種用以操作一用以清潔晶圓的刷體組之方 法,其中該刷體組包含一第一刷及一第二刷,其係在清 潔晶圓時轉動,該方法包括: 提供一預設規則,用以界定驅動電流及該第一及第 二刷體之外緣之間距離的關係; : 接收周以在該第一位置驅動該第一及第二刷體之一 驅動電流之測量值;以及 依據該驅動電流之該測量值及該預定規則,決定該 第一及第二刷體之一第二位置。 15. 如申請專利範圍第14項所述之用以操作一用以 清 >繁晶圓的刷體組之方法,進'一步接收用以處理複數晶 圓之該驅動電流之測量值,計算接故之該測量值的平均 值,並依據該平均值及一預定規則控制該第一刷定位器 及該第二刷定位器。 16. 如申請專利範圍第14項所述之用以操作一用以 清潔晶圓的刷體組之方法,進一步界定對應於在處理晶 圓時,施於該第一刷及該第二刷一預定壓力的一標準驅 動電流。 0503-A31631 TWF3/alicewu 15
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