TWI521562B - 紫外光固化裝置與應用其之紫外光固化方法 - Google Patents

Description

紫外光固化裝置與應用其之紫外光固化方法

本揭露是有關於一種紫外光固化裝置。更具體而言，本揭露是有關於一種包含由低熱膨脹係數材料製成之上墊與下墊的紫外光固化裝置。

半導體裝置的製作包含許多製程與技術，而紫外光固化製程即為其中之一。以紫外光固化製程而言，晶圓可置於紫外光固化裝置以進行紫外光固化。在固化製程中，晶圓會在紫外光固化裝置之腔室中被加熱。有些在晶圓中的物質會被釋出且分佈於腔室中，而氣流產生裝置可置於腔室中，藉由產生氣流而移除這些物質。

本揭露之一態樣提供一種紫外光固化裝置，包含腔室、氣流產生裝置與紫外光燈。氣流產生裝置包含上墊與下墊，上墊與下墊互相耦合。上墊與下墊皆置於腔室中，且上墊與下墊之材質皆為低熱膨脹係數材料。紫外光燈置 於腔室上，紫外光燈用以提供紫外光。

在多個實施方式中，低熱膨脹係數材料之熱膨脹係數為約1×10^-6/℃至1×10^-5/℃。

在多個實施方式中，低熱膨脹係數材料為陶瓷。

在多個實施方式中，上墊具有至少一凹陷，且下墊包含至少一凸柱，凸柱係緊密耦合至凹陷。

本揭露之另一態樣提供一種紫外光固化裝置，包含腔室、平台、上墊、下墊與紫外光燈。平台置於腔室中。平台用以承載晶圓。上墊置於腔室中，並置於平台上方。上墊之材質為陶瓷。下墊可拆卸地與上墊耦合，且下墊置於上墊與平台之間，其中下墊之材質為陶瓷。紫外光燈置於腔室上。紫外光燈用以提供紫外光以固化晶圓。

在多個實施方式中，陶瓷之材質為氧化鋁(Al₂O₃)、碳化矽(SiC)、氧化鋯(ZrO₂)、氧化矽(Si₃O₄)或上述之任意組合。

在多個實施方式中，下墊係緊密耦合至上墊。

本揭露之再一態樣提供一種紫外光固化晶圓之方法，包含：提供紫外光以固化晶圓，其中晶圓置於紫外光固化裝置之腔室中。經由氣流產生裝置以提供氣體至腔室，其中氣流產生裝置之材質為低熱膨脹係數材料。從氣流產生裝置將腔室之氣體抽出。

在多個實施方式中，低熱膨脹係數材料為陶瓷。

在多個實施方式中，低熱膨脹係數材料之熱膨脹係數為約1×10^-6/℃至1×10^-5/℃。

在上述之實施方式中，因上墊與下墊之材質皆為低 熱膨脹係數材料，因此上墊與下墊的膨脹程度並不顯著，上墊與下墊之間的摩耗問題可被改善，也就不會有金屬粒子的問題。

100‧‧‧腔室

200‧‧‧氣流產生裝置

202‧‧‧氣流入口通道

204‧‧‧氣流出口通道

206‧‧‧開口

208‧‧‧氣流

210‧‧‧上墊

212‧‧‧第一入口洞

214‧‧‧凹陷

220‧‧‧下墊

221‧‧‧第一凹槽

223‧‧‧第一出口洞

225‧‧‧第二入口洞

227‧‧‧第二凹槽

229‧‧‧第二出口洞

230‧‧‧供氣裝置

232‧‧‧凸柱

240‧‧‧幫浦

300‧‧‧紫外光燈

400‧‧‧平台

410‧‧‧加熱器

900‧‧‧晶圓

3-3‧‧‧線段

S810、S820、S830‧‧‧步驟

第1圖為本揭露一實施方式之紫外光固化裝置的剖面圖。

第2圖為第1圖之氣流產生裝置的上視圖。

第3圖為沿第2圖之線段3-3的剖面圖。

第4圖為第1圖之上墊與下墊的爆炸圖。

第5圖為本揭露一或多個實施方式之紫外光固化晶圓方法的流程圖。

以下將以圖式揭露本揭露的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

在本文中所使用的詞「包含(comprising)」、「包括(including)」、「具有(having)」、「包括(containing)」、「涉及(involving)」等皆為開放性用詞，也就是意指包含但不限於此。

在本文中敘及「一實施方式」意指所描述的該實施 方式有關的特定特徵、結構或特性包含在本揭露的至少一實施方式當中。在本文中所出現的「一實施方式」並不一定皆指同一實施方式。而且，該些特定特徵、結構或特性能夠在一或多個實施方式中出現或互相結合。

第1圖為本揭露一實施方式之紫外光固化裝置的 剖面圖。紫外光固化裝置包含腔室100、氣流產生裝置200與紫外光燈300。氣流產生裝置200包含上墊210與下墊220，上墊210與下墊220互相耦合。上墊210與下墊220皆置於腔室100中，且上墊210與下墊220之材質皆為低熱膨脹係數材料。紫外光燈300置於腔室100上，紫外光燈300用以提供紫外光。

在一或多個實施方式中，紫外光固化裝置更包含平 台400，置於腔室100中。平台400用以承載晶圓900。上墊210置於平台400上方，下墊220可拆卸地與上墊210耦合，且下墊220置於上墊210與平台400之間。紫外光燈300更用以固化晶圓900。

在固化製程中，因由紫外光燈300提供之紫外光會 從腔室100上方加熱腔室100，因此腔室100中的溫度可能並不平均。如此一來，上墊210的溫度可能會與下墊220的溫度不同。一般之上墊與下墊皆由金屬(例如鋁(Al))所製成，因此上墊與下墊之間可能會因摩擦而產生金屬粒子。 這些金屬粒子可能會掉至晶圓上而使其失效。

然而在本實施方式中，因上墊210與下墊220之材 質皆為低熱膨脹係數材料，因此上墊210與下墊220的膨 脹程度並不顯著，上墊210與下墊220之間的摩耗問題可被改善，也就不會有金屬粒子的問題。

在一或多個實施方式中，低熱膨脹係數材料之熱膨脹係數為約1×10^-6/℃至1×10^-5/℃。舉例而言，低熱膨脹係數材料可為陶瓷，而陶瓷的材質可為氧化鋁(Al₂O₃)(其熱膨脹係數為約8×10^-6/℃)、碳化矽(SiC)(其熱膨脹係數為約4.1×10^-6/℃)、二氧化鋯(ZrO₂)(其熱膨脹係數為約9.5×10^-6/℃)、氧化矽(Si₃O₄)(其熱膨脹係數為約2.0×10^-6/℃~4.1×10^-6/℃)或上述之任意組合。應注意的是，上述之低熱膨脹係數材料的材質皆僅為例示，並非用以限制本揭露。本揭露所屬領域具通常知識者，可視實際需要而選擇合適之低熱膨脹係數材料。

在本實施方式中，陶瓷不僅具有低熱膨脹係數，且更具有低摩擦係數。因此，僅管在固化製程中，上墊210與下墊220之間可能會有摩擦，此摩擦也會因太小而不致於使得上墊210與下墊220之間產生顆粒。如此一來，即可避免晶圓污染的情形發生。

第2圖為第1圖之氣流產生裝置200的上視圖，第 3圖為沿第2圖之線段3-3的剖面圖。如第2圖與第3圖所示，在一或多個實施方式中，為了使上墊210與下墊220互相耦合，上墊210可具有至少一凹陷214，且下墊220可包含至少一凸柱232，凸柱232係緊密耦合至凹陷214。 換句話說，凸柱232與凹陷214之間係為緊配合。舉例而言，在第2圖中，上墊210具有二凹陷214，且下墊220包含二凸柱232。下墊220之凸柱232可分別插入上墊210 之凹陷214，以耦合上墊210與下墊220。如上所述，因上墊210與下墊220之材質皆為低熱膨脹係數材料，因此在固化製程中，上墊210與下墊220之間的膨脹程度會較小，也就是說，在固化製程中，凹陷214與凸柱232的尺寸較不會改變。因此，凸柱232可緊密地耦合至凹陷214(亦即上墊210可緊密地耦合至下墊220)以形成緊配合，且能夠減少或抑制上墊210與下墊220之間的滑動，也能夠增強氣流產生裝置200整體的結構強度。

在一或多個實施方式中，每一凸柱232的形狀可為圓柱狀，且每一凹陷214的形狀可為圓形。如此一來，在凸柱232與/或凹陷214周遭所產生的應力可分佈地較均勻，其能夠防止凸柱232與凹陷214的損壞。更進一步地，凸柱232與凹陷214之間的摩擦力也可減少。然而凸柱232與凹陷214的形狀並不以上述之結構為限。在其他的實施方式中，每一凸柱232的形狀可為，但不限為，楕圓狀，且每一凹陷214的形狀可為，亦不限為，楕圓狀。基本上，只要凸柱232與凹陷214的形狀能夠互補，且凹陷214的邊緣能夠緊繞凸柱232，凸柱232與凹陷214的形狀可不限定。

應注意的是，雖在本實施方式中，上墊210具有二凹陷214，且下墊220包含二凸柱232，然而本揭露不以此為限。在其他的實施方式中，上墊210可包含至少一凸柱，且下墊220可具有至少一凹陷。當上墊210耦合至下墊220時，上墊210之凸柱能夠插入下墊220之凹陷。在其他的實施方式中，上墊210可包含至少一凸柱與至少一凹陷， 且下墊220亦包含至少一凸柱與至少一凹陷。當上墊210耦合至下墊220時，上墊210之凸柱能夠插入下墊220之凹陷，且下墊220之凸柱能夠插入上墊210之凹陷。

請回到第1圖。在本實施方式中，有些晶圓900能夠在高於室溫的溫度中進行紫外光固化，因此平台400可包含一加熱器410，用以在紫外光固化製程中加熱晶圓900。舉例而言，在固化製程中，加熱器410可將晶圓900加熱至385℃，然而本揭露不以此為限。

請一併參照第1圖與第2圖。在本實施方式中，上墊210與下墊220皆為環狀，且上墊210與下墊220共同形成一開口206於其中。開口206暴露出晶圓900，因此紫外光燈300能夠經由開口206而照射晶圓900。

在固化過程中，加熱器410能夠加熱晶圓900至一預定溫度(例如385℃)，而一部份的熱可能會傳傳至下墊220，因此下墊220可能會被加熱器410間接地加熱。另一方面，當紫外光燈300照射晶圓900時，紫外光可能會從腔室100上方加熱腔室100。因此，紫外光可能會從上墊210上方加熱上墊210，導致上墊210與下墊220之間造成溫度差。然而因上墊210與下墊220的材質皆為低熱膨脹係數材料，因熱膨脹而於上墊210與下墊220之間產生的摩擦力也能夠減少。當摩擦力減少了，上墊210與下墊220之間也就不會產生摩擦粒子，因此可避免晶圓污染的情形發生，晶圓900的良率也能夠被改善。

請回到第1圖。在本實施方式中，氣流產生裝置200可更包含供氣裝置230與幫浦240。供氣裝置230用以 提供氣體至腔室100，而幫浦240用以將腔室100中之氣體抽出。供氣裝置230與幫浦240相對設置。

詳細而言，當晶圓900被紫外光固化時，有些物質 會從晶圓900中被釋出。這些物質可能會分佈於腔室100中而成為污染物。經由在腔室100中產生氣流208，氣流產生裝置200可去除這些污染物。具體而言，供氣裝置230可連接至上墊210。如此一來，供氣裝置230所提供之氣體便可經由上墊210與下墊220而流至腔室100中。另一方面，幫浦240可連接至下墊220。幫浦240可經由下墊220而自腔室100中抽出氣體與污染物。如此一來，經由氣流產生裝置200，氣流208便可產生於腔室100中，且污染物也可自腔室100被移除。

以下的段落將詳述上墊210與下墊220的結構。請 一併參照第2圖與第4圖，其中第4圖為第1圖之上墊210與下墊220的爆炸圖。在本實施方式中，上墊210與下墊220形成氣流入口通道202與氣流出口通道204。氣流入口通道202與氣流出口通道204係相互分離。舉例而言，氣流入口通道202與氣流出口通道204可置於開口206的相對兩側。供氣裝置230可連接至氣流入口通道202，且幫浦240可連接至氣流出口通道204。如此一來，供氣裝置230便可提供氣體至氣流入口通道202，使得氣流能夠沿著氣流入口通道202流至開口206而進入腔室100(如第1圖所繪示)。更進一步地，在腔室100中的氣體與污染物可一併流至氣流出口通道204，然後被幫浦240自腔室100中抽出。

在一或多個實施方式中，上墊210可具有第一入口 洞212，且下墊220可具有第一凹槽221與至少一第一出口洞223。第一凹槽221連接第一入口洞212與第一出口洞223以形成氣流入口通道202。以第2圖與第4圖為例，第一入口洞212為一貫穿孔，且供氣裝置230可連接至第一入口洞212，並經由第一入口洞212以提供氣體至第一凹槽221。上墊210具有五個第一出口洞223，且第一出口洞223皆面向開口206設置。如此一來，由供氣裝置230所提供之氣體能夠依序流至第一入口洞212與第一凹槽221，之後經由第一出口洞223離開氣流入口通道202而進入腔室100(如第1圖所繪示)。應注意的是，上述之第一出口洞223的數量僅為例示，並非用以限制本揭露。本揭露所屬領域具通常知識者，應視實際需要，彈性選擇第一出口洞223之數量。

另一方面，下墊220可更具有至少一第二入口洞 225、第二凹槽227與第二出口洞229。第二凹槽227連接第二入口洞225與第二出口洞229以形成氣流出口通道204。以第2圖與第4圖為例，下墊220具有五個第二入口洞225。第二入口洞225面向開口206設置且與第一出口洞223相對。如此一來，氣體與污染物即可經由第二入口洞225而流入氣流出口通道204。再加上，第二出口洞229可為一貫穿孔，且幫浦240可連接至第二出口洞229以將氣流出口通道204之氣體抽出。換句話說，在腔室100(如第1圖所繪示)的氣體與污染物可依序經由第二入口洞225、第二凹槽227與第二出口洞229而被幫浦240抽出。應注意的是，上述之第二入口洞225的數量僅為例示，並非用 以限制本揭露。本揭露所屬領域具通常知識者，應視實際需要，彈性選擇第二入口洞225之數量。

在本實施方式中，如第2圖所示，第一出口洞223 與第二入口洞225置於開口206的相對兩側。第一出口洞223與第二入口洞225皆可為具扁平開口的小洞，因此開口206中產生的氣流208可為層流(laminar flow)，也就能夠在腔室100(如第1圖所繪示)中形成較均勻的氣流。另外，根據實際需要，層流可經由第一出口洞223與第二入口洞225之位置與尺寸而調整，本揭露不以第2圖與第4圖之結構為限。

應注意的是，上述實施方式之紫外光固化裝置僅為 例示，並非用以限制本揭露。在不脫離本揭露之範疇下，紫外光固化裝置之結構可根據實際需要或製程考量而加以變化。

本揭露之另一態樣提供一種紫外光固化晶圓900 的方法。第5圖為本揭露一或多個實施方式之紫外光固化晶圓900方法的流程圖。為了清楚起見，本方法可應用於，但不限為，第1圖之紫外光固化裝置。請一併參照第1圖與第5圖。如步驟S810所示，提供紫外光以固化晶圓900。 晶圓900可被置於紫外光固化裝置之腔室100中。紫外光可由置於腔室100上的紫外光燈300所提供，且紫外光可透過氣流產生裝置200之開口206而照射晶圓900以固化晶圓900。接下來，如步驟S820所示，提供氣體至腔室100中，其中氣體藉由置於腔室100中的氣流產生裝置200所提供。舉例而言，在第1圖中，供氣裝置230可連接至上 墊210，且氣體經由上墊210與下墊220而提供至腔室100。氣流產生裝置200之材質可為低熱膨脹係數材料。

接著，如步驟S830所示，腔室100中的氣體可被氣流產生裝置200抽出。舉例而言，在第1圖中，幫浦240可連接至下墊220，以藉由上墊210與下墊220而將腔室100中的氣體抽出。如此一來，氣流產生裝置200即可於腔室100中產生氣流208，而氣流208則可將自晶圓900釋出的污染物自腔室100中去除。應注意的是，第5圖之流程圖僅為例示，然而實際上並不一定要依照第5圖之順序而進行。只要不脫離本揭露之範疇下，可適當地加入、替換、改變順序與/或刪除步驟。

在一或多個實施方式中，上述之方法可更包含步驟：當固化晶圓900時，加熱晶圓900。舉例而言，晶圓900可置於平台400上，且可被平台400之加熱器410所加熱。舉例而言，在第1圖中，平台400可包含加熱器410以加熱晶圓900。晶圓900可被加熱至385℃，然而本揭露不以此為限。在此情況下，當晶圓900被加熱器410加熱時，一部份的熱可能會傳導到下墊220，使得下墊220被加熱。再加上因紫外光經過上墊210與下墊220而照射晶圓900，因此上墊210可能會被紫外光所加熱。也就是說，當紫外光固化晶圓900時，上墊210與下墊220可能會同時被加熱。如此一來，上墊210與下墊220之間就會存在一溫度差。然而，如上所述，因上墊210與下墊220之材質皆為低熱膨脹係數材料，因此上墊210與下墊220之間的摩擦力會減少。更進一步地，當摩擦力減少了，上墊210 與下墊220之間也就不會產生摩擦粒子，因此可避免晶圓污染的情形發生，晶圓900的良率也能夠被改善。

根據上述之實施方式，本揭露之一態樣提供一種紫 外光固化裝置。紫外光固化裝置包含腔室100、氣流產生裝置200與紫外光燈300。氣流產生裝置200包含上墊210與下墊220，上墊210與下墊220互相耦合。上墊210與下墊220皆置於腔室100中，且上墊210與下墊220之材質皆為低熱膨脹係數材料。紫外光燈300置於腔室100上，紫外光燈300用以提供紫外光。

本揭露之另一態樣提供一種紫外光固化裝置。紫外 光固化裝置包含腔室100、平台400、上墊210、下墊220與紫外光燈300。平台400置於腔室100中。平台400用以承載晶圓900。上墊210置於腔室100中，並置於平台400上方。上墊210之材質為陶瓷。下墊220可拆卸地與上墊210耦合，且下墊220置於上墊210與平台400之間。下墊220之材質為陶瓷。紫外光燈300置於腔室100上。紫外光燈300用以提供紫外光以固化晶圓900。

本揭露之再一態樣提供一種紫外光固化晶圓900 的方法。方法包含下列步驟：(應瞭解到，在本文中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)提供紫外光以固化晶圓900，其中晶圓900置於紫外光固化裝置之腔室100中。經由氣流產生裝置200以提供氣體至腔室100，其中氣流產生裝置200之材質為低熱膨脹係數材料。從氣流產生裝置200將腔室100之氣體抽出。

在多個實施方式中，低熱膨脹係數材料之熱膨脹係 數為約1×10^-6/℃至1×10^-5/℃。低熱膨脹係數材料可為陶瓷，而陶瓷的材質可為氧化鋁(Al₂O₃)、碳化矽(SiC)、二氧化鋯(ZrO₂)、氧化矽(Si₃O₄)或上述之任意組合。藉由低熱膨脹係數材料，可減少上墊210與下墊220之溫度影響。

在多個實施方式中，上墊210可具有至少一凹陷 214，且下墊220可包含至少一凸柱232，凸柱232係緊密耦合至凹陷214。換句話說，凸柱232與凹陷214之間係為緊配合，且能夠減少或抑制上墊210與下墊220之間的滑動，也能夠增強氣流產生裝置200整體的結構強度。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以 限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。舉例而言，低熱膨脹係數材料並不以上述之材料為限。

更進一步地，本揭露之各實施方式不在於限於在說明書中描述的過程、機器、製造、物質的組成物、裝置、方法和步驟的具體實施方式。本揭露所屬領域具通常知識者能夠從本揭露的揭露容易地認識到的，根據本揭露可以利用現有的或以後要開發的過程、機器、製造、物質的組成物、裝置、方法或步驟，其執行與在此描述的相應的實施方式基本相同的功能或達到基本相同的結果。因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧腔室

200‧‧‧氣流產生裝置

206‧‧‧開口

208‧‧‧氣流

210‧‧‧上墊

220‧‧‧下墊

230‧‧‧供氣裝置

240‧‧‧幫浦

300‧‧‧紫外光燈

400‧‧‧平台

410‧‧‧加熱器

900‧‧‧晶圓

Claims (10)

1. 一種紫外光固化裝置，包含：一腔室；一氣流產生裝置提供氣體至該腔室，該氣流產生裝置包含一上墊與一下墊，該上墊與該下墊互相耦合，其中該上墊與該下墊皆置於該腔室中，且該上墊與該下墊之材質皆基本上由低熱膨脹係數材料組成；以及一紫外光燈，置於該腔室上，該紫外光燈用以提供一紫外光。
2. 如請求項1所述之紫外光固化裝置，其中該低熱膨脹係數材料之熱膨脹係數為約1×10^-6/℃至1×10^-5/℃。
3. 如請求項1所述之紫外光固化裝置，其中該低熱膨脹係數材料為陶瓷。
4. 如請求項1所述之紫外光固化裝置，其中該上墊具有至少一凹陷，且該下墊包含至少一凸柱，該凸柱係緊密耦合至該凹陷。
5. 一種紫外光固化裝置，包含：一腔室；一平台，置於該腔室中，該平台用以承載一晶圓；一上墊，置於該腔室中，並置於該平台上方，其中該 上墊之材質基本上由陶瓷組成；一下墊，可拆卸地與該上墊耦合，且該下墊置於該上墊與該平台之間，其中該下墊之材質基本上由陶瓷組成；以及一紫外光燈，置於該腔室上，該紫外光燈用以提供一紫外光以固化該晶圓。
6. 如請求項5所述之紫外光固化裝置，其中該陶瓷之材質為氧化鋁(Al₂O₃)、碳化矽(SiC)、氧化鋯(ZrO₂)、氧化矽(Si₃O₄)或上述之任意組合。
7. 如請求項5所述之紫外光固化裝置，其中該下墊係緊密耦合至該上墊。
8. 一種紫外光固化晶圓之方法，包含：提供一紫外光以固化一晶圓，其中該晶圓置於一紫外光固化裝置之一腔室中；經由一氣流產生裝置以提供氣體至該腔室，其中該氣流產生裝置之材質基本上由低熱膨脹係數材料組成；以及從該氣流產生裝置將該腔室之氣體抽出。
9. 如請求項8所述之方法，其中該低熱膨脹係數材料為陶瓷。
10. 如請求項8所述之方法，其中該低熱膨脹係數材料之熱膨脹係數為約1×10^-6/℃至1×10^-5/℃。