TWI462164B - 清潔晶圓載盤的方法 - Google Patents

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Description

清潔晶圓載盤的方法
本發明關於一種清潔晶圓載盤的方法。本發明特別是關於使用真空組件以原位的方式，即時清潔曝光機台中晶圓載盤表面的方法。
在半導體元件的製造過程之中，一片晶圓通常要經過許多的製程步驟，例如曝光、顯影、蝕刻、離子摻雜、清洗...等等，才能完成。在曝光步驟中，晶圓是置放在晶圓載盤上進行圖案轉移，而晶圓的平坦狀態是影響曝光結果的主要因素之一。除了曝光機台(scanner)自身的平坦狀態以外，晶圓載盤表面的潔淨度也可能影響曝光結果。
一般說來，晶圓載盤自身並不會影響曝光的結果。但是在某些情形下，晶圓載盤的表面受到異物的污染，例如微粒或是灰塵時，使得置放於其上的晶圓局部稍為隆起，因而破壞了晶圓整體的平坦狀態。表面不平坦的晶圓在曝光步驟中會產生局部失焦(defocus)的問題。晶圓局部失焦的問題會造成良率下降。這時晶圓本身不但需要進行重作(rework)的步驟，就連晶圓載盤都還要再進行清潔步驟。目前已知有幾種清潔晶圓載盤的方法。
其中之一是使用黏性晶圓。這種黏性晶圓會黏住晶圓載盤表面的污染物，而將晶圓載盤表面的污染物帶離曝光機台。但是問題是，由於黏性晶圓載入曝光機台的閘口與一般的晶圓不同，所以必須等到整批晶圓的操作結束才可以使用黏性晶圓，否則會打亂正常的操作流程。這不是一種即時(real-time)可以排除晶圓載盤表面污染物的方法。而且這樣漫長的等待過程通常會附帶產生大量需要重作的晶圓。
另一種方法是使用清潔石(花崗石)。清潔石是用來磨除晶圓載盤表面的微粒，藉此清除晶圓載盤表面的污染物。但是，清潔石的使用仍然有必需要等到整批晶圓的操作結束才可以進行的問題。所以這仍然不是一種可即時排除晶圓載盤表面污染物的方法。況且，這樣的等待過程通常會產生大量需要重作的晶圓。
有鑑於以上的各種現行方法，既不能以爭取時效為目標即時排除晶圓載盤表面污染物，同時，期間的等待過程通常又會產生大量需要重作的晶圓，於是還產生了新的問題有待解決。因此，仍然需要一種清潔晶圓載盤的新穎方法，來克服以上各種現行方法在使用時之諸多限制。
本發明因此提出一種清潔晶圓載盤的新穎方法。本發明方法不但以爭取時效為目標，可以即時排除晶圓載盤表面污染物，同時，還不需要冗長的等待時間，所以也不會產生大量需要重作的晶圓。本發明清潔晶圓載盤的新穎方法，可以克服以上各種現行方法在使用時之諸多限制。
本發明一方面先提出一種清潔晶圓載盤的方法。首先，提供一晶圓載盤，其中一晶圓位於晶圓載盤上。其次，進行一平坦度掃描步驟，以檢查晶圓之平坦度。之後，當平坦度掃描步驟偵測到一平坦度異常時，將晶圓自晶圓載盤移開。接下來，在移開晶圓後，以一真空組件原位(in-situ)清潔晶圓載盤的表面。
本發明另一方面又提出一種清潔晶圓載盤的方法。首先，提供一晶圓載盤，其中一晶圓位於晶圓載盤上。其次，進行一平坦度掃描步驟，以檢查晶圓之平坦度。之後，平坦度掃描步驟產生一晶圓表面高度分布圖(FLAT map,Focus Leveling Analysis Tool)。繼續，分析晶圓表面高度分布圖以預測一微粒位於晶圓載盤表面上的位置。接下來，當複數個晶圓之複數個晶圓表面高度分布圖均預測微粒位於晶圓與晶圓載盤之間時，移除微粒。
本發明提供一種清潔晶圓載盤的新穎方法。一方面，本發明方法不但以爭取時效為目標，在不需要停機的條件下就可以即時排除晶圓載盤表面污染物。另一方面，本發明方法也不需要浪費大量的等待時間，所以還可以將需要重作的晶圓數量降到最低，提高產率並降低成本。
本發明一方面提供一種清潔晶圓載盤的方法。第1-8圖例示本發明清潔晶圓載盤方法之一較佳實施例示意圖。首先，如第1圖所示，提供一晶圓載盤101。晶圓載盤101通常是曝光機台(圖未示)中之晶圓載盤101。於晶圓載盤101上有一晶圓110。例如，位於晶圓載盤101上的晶圓110具有一光阻層111，而將要進行一微影步驟，以將一預定圖案(圖未示)轉移至晶圓110上之光阻層111。其次，如第2圖所示，在進行微影步驟時，通常會一併進行一平坦掃描步驟，以檢查晶圓110之平坦度，例如ASML的機臺即提供平坦度掃描步驟的功能。
在本發明一較佳實施例中，可以使用光學的方式使得平坦度掃描步驟產生一晶圓表面高度分布圖，如第3圖所示。之後，就可以使用電腦程式來分析晶圓表面高度分布圖。分析的結果可以用來偵測晶圓110是否有平坦度異常。分析的結果也可以用來預測平坦度異常的原因是否為微粒位於晶圓載盤101的表面上。因為，如果發現晶圓110存在有平坦度異常時，例如微粒位於晶圓載盤101的表面上，因為微粒常常會被晶圓110覆蓋住而不可見，所以分析的結果還可以用來預測微粒位於晶圓載盤101的表面上的位置。
有時候，平坦度異常的原因並不是異物，例如並不是微粒位於晶圓載盤101的表面上。因此，如果每次偵測到平坦度異常即視為微粒位於晶圓載盤101的表面上，有可能會造成系統誤判(false alarm)。為了降低系統誤判的可能性，在本發明一實施方法中，還可以在只有當複數個晶圓110之複數個晶圓表面高度分布圖均預測微粒位於晶圓110與晶圓載盤101之間時，才啟動移除微粒的機制。如此操作的原因是，如果晶圓載盤101的表面上確實附著有微粒時，則複數個晶圓110之複數個晶圓表面高度分布圖都應該會有類似的平坦度異常的結果。如果晶圓載盤101的表面上並未附著有微粒而是其他的原因造成平坦度異常的結果時，則複數個晶圓110之複數個晶圓表面高度分布圖的異常狀況應該各不相同。
另外，使用者還可以根據製程的臨界尺寸來設定微粒啟 動清除機制的大小。由於製程的臨界尺寸不同，對於微粒尺寸大小的容忍度也不同，所以定出微粒尺寸大小的適當範圍有助於提升微影步驟的效率，又兼顧品質。
一方面，如果平坦度掃描步驟沒有偵測到平坦度異常時，就繼續完成微影步驟。另一方面，第2圖所示，即使當平坦度掃描步驟偵測到一平坦度異常112時，仍然繼續完成微影步驟。再來，如第4圖所示，在微影步驟完成以後，以習知之方法將晶圓110自晶圓載盤101移開，而暴露出平坦度異常112的原因。
在微影步驟完成與晶圓110移開後，造成平坦度異常112的原因，通常是灰塵或是微粒，就會暴露出來。造成平坦度異常112的原因，通常是因為灰塵或是微粒附著在晶圓110上而隨著晶圓110在裝片時進入了曝光機台(圖未示)中。一但移開晶圓110，造成平坦度異常112的原因，通常是灰塵或是微粒，就會暴露出來。
接下來，如第5圖所示，當造成平坦度異常112的原因，即灰塵或是微粒113，暴露出來時，就可以用一真空組件120以原位(in-situ)的方式即時清潔晶圓載盤101的表面。真空組件120可以使用不同的方式來清潔晶圓載盤101表面的方式。
在本發明一較佳實施例中，如第5圖所示，真空組件120可以包含一真空吸嘴，使用抽吸的方式來移除灰塵或是微粒113。例如，真空吸嘴121可以提供大約至少23Kpa壓力差之吸力，來移除灰塵或是微粒113。在本發明另一較佳實施例中，如第6圖所示，真空組件120可以包含一氣體噴嘴122，使用噴氣的方式，例如噴出氮氣，來移除灰塵或是微粒113。在本發明又一較佳實施例中，如第7圖所示，真空組件120可以同時包含真空吸嘴121與氣體噴嘴122，使得氣體噴嘴122噴出氮氣同時真空吸嘴121移除微粒113。如此一來，可以用來移除較不容易被單一的真空吸嘴121與氣體噴嘴122所移除的灰塵或是微粒113。
較佳者，如第8圖所示，真空組件120還可以進一步包含一定位系統123。定位系統123，一方面可以偵測暴露出來微粒113的位置，另一方面定位系統123還可以導引與輔助真空組件120，例如真空吸嘴121及/或氣體噴嘴122，來更準確地移除微粒113。
當平坦度異常的狀況排除掉之後，晶圓載盤101又可以繼續正常地承載晶圓110，使得後續的晶圓110不會再受到微粒112的干擾。如此一來，需要重作的晶圓數量就降到只有一片，大幅降低重作的成本。另一方面，本發明方法在一偵測到平坦度異常時，就可以起動而快速地排除異常狀況。如此一來，不但以爭取時效為目標，又在不需要停機的條件下就可以即時排除晶圓載盤表面污染物，同時，本發明方法也不需要浪費大量的等待時間，所以還可以提高製程的產率並降低成本。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
101．．．晶圓載盤
110．．．晶圓
111．．．光阻層
112．．．平坦度異常
113．．．微粒
120．．．真空組件
121．．．真空吸嘴
122‧‧‧氣體噴嘴
123‧‧‧定位系統
第1-8圖例示本發明清潔晶圓載盤方法之一較佳實施例示意圖。
101．．．晶圓載盤
113．．．微粒
120．．．真空組件
121．．．真空吸嘴

Claims (20)

  1. 一種清潔晶圓載盤的方法，包含：提供一晶圓載盤，其中一晶圓位於該晶圓載盤上；在微影步驟時，一併進行一平坦度掃描步驟，以檢查該晶圓之平坦度；當該平坦度掃描步驟偵測到一平坦度異常時，將該晶圓自該晶圓載盤移開；以及在移開該晶圓後，以一真空組件原位(in-situ)清潔該晶圓載盤的表面。
  2. 如請求項1清潔晶圓載盤的方法，其中該晶圓包含一光阻。
  3. 如請求項1清潔晶圓載盤的方法，其中一微影程序進行該平坦度掃描步驟。
  4. 如請求項3清潔晶圓載盤的方法，其中在該微影程序中移除一微粒。
  5. 如請求項3清潔晶圓載盤的方法，其中完成該微影程序後移除該晶圓。
  6. 如請求項4清潔晶圓載盤的方法，其中該晶圓引入該微粒。
  7. 如請求項1清潔晶圓載盤的方法，其中該平坦度掃描步驟產生一晶圓表面高度分布圖。
  8. 如請求項7清潔晶圓載盤的方法，其中分析該晶圓表面高度分布圖以預測一微粒位於該晶圓載盤的該表面上的位置。
  9. 如請求項1清潔晶圓載盤的方法，其中該真空組件包含一真空吸嘴。
  10. 如請求項1清潔晶圓載盤的方法，其中該真空組件包含一氣體噴嘴。
  11. 如請求項10清潔晶圓載盤的方法，其中該氣體噴嘴噴出氮氣。
  12. 如請求項11清潔晶圓載盤的方法，其中該氣體噴嘴噴出氮氣使得一真空吸嘴移除一微粒。
  13. 如請求項1清潔晶圓載盤的方法，其中該真空組件包含一定位系統，以輔助該真空吸嘴移除該微粒。
  14. 如請求項1清潔晶圓載盤的方法，其中該真空組件產生至少23Kpa之壓力差。
  15. 一種清潔晶圓載盤的方法，包含：提供一晶圓載盤，其中一晶圓位於該晶圓載盤上；進行一平坦度掃描步驟，以檢查該晶圓之平坦度；該平坦度掃描步驟產生一晶圓表面高度分布圖；分析該晶圓表面高度分布圖以預測一微粒位於該晶圓載盤的該表面上的位置；當複數個該晶圓之複數個該晶圓表面高度分布圖均預測該微粒位於該晶圓與該晶圓載盤之間時，移除該微粒。
  16. 如請求項15清潔晶圓載盤的方法，其中使用一真空組件原位移除該微粒。
  17. 如請求項16清潔晶圓載盤的方法，其中該真空組件包含一真空吸嘴。
  18. 如請求項17清潔晶圓載盤的方法，其中該真空組件包含一定位系統，以輔助該真空吸嘴移除該微粒。
  19. 如請求項16清潔晶圓載盤的方法，其中該真空組件包含一氣體噴嘴。
  20. 如請求項19清潔晶圓載盤的方法，其中該氣體噴嘴噴出氮氣使得一真空吸嘴移除一微粒。
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