TWI534925B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係有關基板處理裝置及基板處理方法。
專利文獻1中記載於熱處理時，在晶圓的外周位置的複數個點支撐晶圓之方法及支撐晶圓之治具。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本國公開專利公報「特開2008-98589號(2008年4月24日公開)」
近年來隨著行動電話、數位影音機器及IC卡等之多功能化，對於搭載之半導體矽晶片的小型化、薄型化及高積體化要求愈來愈高。為了因應晶片小型化及薄型化之要求，必須研磨晶圓將其薄板化。
薄化後的晶圓於製程中搬運時、保管時等容易發生翹曲。專利文獻1記載之方法，並未考量如何防止晶圓翹曲，無法良好地防止晶圓翹曲。是故，需要一種在製程中可防止晶圓翹曲之基板處理裝置及基板處理方法。
本發明係有鑑於上述問題點而創作者，其目的在於提 供一種在製程中可防止晶圓翹曲之基板處理裝置及基板處理方法。
本發明之基板處理裝置，其特徵為，具備：支撐治具，在貼附有支撐體之晶圓上，藉由支撐部來支撐上述晶圓，該支撐部是支撐貼附有該支撐體的面之相反側的被支撐面的內周部；及搬運手段，於減壓環境下搬運受到上述支撐治具支撐之上述晶圓。
本發明之基板處理方法，其特徵為，包含：支撐工程，在貼附有支撐體之晶圓上，於貼附有該支撐體的面之相反側的被支撐面的內周部，支撐上述晶圓；及搬運工程，於減壓環境下搬運受到支撐之上述晶圓。
按照本發明之基板處理裝置及基板處理方法，係具備：支撐治具，在貼附有支撐體之晶圓上，藉由支撐部來支撐上述晶圓，該支撐部是支撐貼附有該支撐體的面之相反側的被支撐面的內周部；及搬運手段，於減壓環境下搬運受到上述支撐治具支撐之上述晶圓；故可防止製程中的晶圓翹曲。
〔基板處理裝置100〕
以下參照圖1及2，說明本發明之實施形態。圖1為本發明一實施形態之基板處理裝置示意概略俯視立體圖，圖2為本發明一實施形態之基板處理裝置的層積體支撐位置一例示意概略截面圖。基板處理裝置100如圖1及2所示，係具備搬運單元(搬運手段)20，其是在將晶圓1與支撐板(支撐體)2貼合而構成之層積體3當中，以支撐銷(支撐部)12支撐晶圓1側的狀態下，搬運層積體3。
基板處理裝置100亦可更具備貼附單元10、冷卻單元30、及塗布單元40。基板處理裝置100係於冷卻單元30將晶圓1及支撐板2對位後，於塗布單元40將黏著劑塗布在晶圓1或支撐板2並烘烤。其後，將晶圓1及支撐板2搬運至貼附單元10，使晶圓1與支撐板2壓接而形成層積體3。其後，藉由搬運單元20將層積體3搬運至冷卻單元30，於冷卻單元30內保持層積體3並冷卻。
基板處理裝置100係處理貼附有支撐板2之晶圓1。支撐板2係為在薄化處理時為了防止在搬運時等製程中晶圓1發生裂痕及翹曲，而支撐晶圓1。基板處理裝置100中，晶圓1是以晶圓1與支撐板2貼合而構成層積體3的狀態下接受處理，處理後支撐板2會從晶圓1被剝離。
(冷卻單元30)
冷卻單元30具備冷卻區域(保持治具)31、冷卻板32、預對準器33。冷卻單元30係在冷卻板32利用冷卻器以水冷等方式將晶圓1或支撐板2冷卻，藉由預對準器 33進行晶圓1或支撐板2的中心位置對位。此外，冷卻單元30是當晶圓1與支撐板2貼合而形成層積體3後，將該層積體3保持於冷卻區域31使其自然冷卻。冷卻區域31詳如後述。
另，冷卻單元30亦可分別具備複數個單元之冷卻區域31及冷卻板32，如此一來便能同時冷卻複數個晶圓1、支撐板2、或層積體3。
(塗布單元40)
塗布單元40係藉由搬運機器人41將晶圓1或支撐板2搬運至塗布杯單元43，將黏著劑塗布於晶圓1或支撐板2表面。此時，當晶圓1或支撐板2的背面附著有黏著劑的情形下，係將晶圓1或支撐板2搬運至洗淨杯單元44，除去附著於背面的黏著劑。將表面已塗布黏著劑之晶圓1或支撐板2，藉由搬運機器人41搬運至烘烤板42並烘烤後，搬運至後述載入/載出(load-lock)室21。接著，於載入/載出室21將晶圓1與支撐板2疊合後，將晶圓1與支撐板2之層積體3搬運至貼附單元10。
(貼附單元10)
在貼附單元10內設有：一對貼附板，其載置貼附對象亦即晶圓1及支撐板2，以形成層積體3；及頂升銷，用來取出形成後的層積體3。層積體3係在貼附單元10內藉由貼附板將晶圓1與支撐板2加熱壓接而形成，並藉 由頂升銷而被取出。
在此，晶圓1例如在其表面形成有電路圖樣，而該電路圖樣的形成面可黏著支撐板2。藉由頂升銷而被取出之層積體3，係被搬運至搬運單元20。作為晶圓1可使用周知之基板，其材料例如可列舉石英、矽、藍寶石、GaAs(砷化鎵)等。
此外，作為支撐板2，以具有可撓性而可支撐晶圓1之板狀體較佳，例如可使用由玻璃、矽、氧化鋁、碳化矽、鋁、樹脂、不銹鋼、鐵-鎳合金等金屬類所形成之周知板狀體。於支撐板2亦可形成貫穿孔。若使用形成有貫穿孔的支撐板2，則將支撐板2從晶圓1剝離時，透過該貫穿孔將溶劑供應給晶圓1與支撐板2之間的黏著劑，藉此能夠有效率地剝離。
晶圓1與支撐板2之黏著所用的黏著劑，例如可使用對於有機溶劑有可溶性性質之黏著劑，像是含有丙烯酸系樹脂、順丁烯二醯亞胺(Maleimide)系樹脂、碳化氫系樹脂(環烯(Cycloolefin)系樹脂、萜烯(Terpene)樹脂、石油樹脂等)、或Novolac型酚醛樹脂等樹脂系材料而構成之黏著劑組成物等。此外，這些黏著劑可單獨使用，亦可組合使用。
被搬運至貼附單元10之層積體3，係在貼附單元10內加熱壓接。為了良好地以黏著劑進行晶圓1與支撐板2之壓接，貼附單元10內係做成減壓環境，因應黏著劑種類而將層積體3加熱至適當溫度。貼附單元10內的加熱 溫度並未特別限定，但以150~250℃較佳。
貼附單元10中，將在減壓環境下藉由加熱壓接處理而形成之層積體3，利用頂升銷從貼附單元10取出，使其移動至搬運單元20的載入/載出室21內。頂升銷係以晶圓1上貼附有支撐板2的面的相反側之被支撐面的內周部做為支撐點，支撐層積體3將其抬起。如此一來，層積體3便從貼附板脫離。
(搬運單元20)
搬運單元20具備載入/載出室21、搬運機器人(支撐治具)22、及卡匣承接站23。從貼附單元10取出之層積體3，會在載入/載出室21內被搬運。載入/載出室21內係為減壓環境。層積體3在載入/載出室21內，係藉由搬運機器人22而被搬運。由搬運機器人22搬運之層積體3，係被載置於卡匣承接站23。搬運中的層積體3，係藉由設於搬運機器人22之如圖2所示之支撐銷12而被支撐。支撐銷12係以晶圓1上貼附有支撐板2的面的相反側之被支撐面的內周部做為支撐點，支撐層積體3。
層積體3剛從貼附單元10取出時係為高溫，但隨著被搬運至搬運單元20的載入/載出室21內，溫度會逐漸降低。在該溫度降低時，層積體3會發生翹曲，亦即晶圓1會發生翹曲。基板處理裝置100中，在載入/載出室21內，係藉由支撐銷12將晶圓1的被支撐面的內周部做為支撐點來支撐層積體3而搬運，故會防止晶圓1的中心下 垂而彎曲，能夠防止晶圓翹曲發生。
在此，參照圖3~5，說明如何以支撐銷12支撐層積體3。圖3及4為基板處理裝置100的層積體3支撐位置一例示意概略截面圖，圖5為基板處理裝置100的層積體3支撐位置一例示意概略俯視圖。如上述圖2所示，支撐銷12係以晶圓1的被支撐面的內周部，且更接近晶圓1的中心附近做為支撐點，來支撐層積體3。此外，如圖3所示，支撐銷13亦可以晶圓1的被支撐面的內周部，且比支撐銷12還外側做為支撐點，來支撐層積體3。像這樣，將支撐銷12及13設置在對應於晶圓1內周部之位置，以晶圓1的被支撐面的內周部做為支撐點來支撐層積體3，藉此，例如能夠抑制因構成支撐板2的玻璃種類不同而使相異之晶圓1翹曲。
另，於載入/載出室21內，在將層積體3搬運前或搬運開始時，亦可如圖4所示之支撐銷14般，以晶圓1的外周部做為支撐點來支撐層積體3。接著，只要在層積體3搬運中，如支撐銷12或支撐銷13般，以晶圓1的內周部做為支撐點來支撐層積體3即可。
也就是說，在層積體3於載入/載出室21內搬運中，支撐銷的位置只要是以晶圓1的被支撐面的內周部做為支撐點之位置即可，如圖5所示，如支撐銷12、支撐銷13、及支撐銷14般，其位置可適當選擇。是故，支撐銷亦可構成為可於晶圓1的被支撐面的面方向移動。如此一來，便能因應晶圓1的翹曲方向或翹曲容易發生程度等，來 適當選擇支撐銷的位置。
在此，支撐銷如圖5所示，設置三個以上，以使晶圓1的被支撐面的內周部的至少三點做為支撐點較佳。而支撐點如圖5所示，係在與略圓形之晶圓1的被支撐面具有共同中心點之一個同心圓的圓周上，彼此相距等間隔較佳。如此一來，可更穩定地支撐層積體3。
另，當將支撐銷的位置設在與晶圓1的被支撐面具有共同中心點之一個同心圓的圓周上時，該同心圓之直徑為被支撐面直徑的0.1~0.8倍較佳。如此一來，於載入/載出室21內搬運中，能夠更確實地防止層積體3之翹曲，亦即晶圓1之翹曲發生。配置支撐銷之上述同心圓的直徑較小者，能夠有效地防止翹曲發生。
支撐銷的形狀並未特別限定，其主體為了實現穩定之支撐，為圓柱形狀；其先端為免傷及晶圓1的被支撐面，可為圓頭形狀。
被支撐銷支撐之層積體3，在搬運至減壓環境的載入/載出室21內之後，係從載入/載出室21取出，於大氣壓環境下一面支撐層積體3外周，一面使其移動至冷卻單元30。
從載入/載出室21取出之層積體3，於大氣壓環境下被保持在冷卻區域31而自然冷卻。冷卻區域31係如同上述搬運機器人22般具備支撐銷(保持治具、保持部)，藉由該支撐銷將晶圓1的被支撐面的內周部做為支撐點，來保持層積體3。層積體3於大氣壓環境下被放置在冷卻 區域，藉此其溫度會進一步降低而被冷卻。
冷卻區域31的支撐銷如同搬運機器人22的支撐銷般，係以如支撐銷12及支撐銷13之位置做為支撐點，來支撐層積體3。是故，冷卻區域31的支撐銷亦可構成為可於晶圓1的被支撐面的面方向移動。像這樣，冷卻區域31是以晶圓1的被處理面的內周部做為支撐點來支撐層積體3，故會防止在冷卻區域31冷卻時層積體3發生翹曲，結果能夠防止晶圓1發生翹曲。
〔基板處理方法〕
本發明之基板處理方法，係包含：支撐工程，在貼附有支撐體之晶圓當中，於貼附有該支撐體的面之相反側的被支撐面的內周部，支撐上述晶圓；及搬運工程，於減壓環境下搬運受到支撐之上述晶圓。也就是說，上述基板處理裝置100，係為本發明之基板處理方法所使用之基板處理裝置的一實施形態，本發明之基板處理方法的一實施形態，係比照上述實施形態及圖1之說明。
本發明並非由上述實施形態所限定，在申請專利範圍所揭示之範圍內可進行各種變更，將各個揭示之技術手段適當組合所得之實施形態，亦包含在本發明技術範圍內。
以下揭示實施例，進一步詳細說明本發明之實施形態。當然，本發明並非由以下實施例所限定，細節部分可有各種態樣，自不待言。
[實施例] (1.支撐板的材質對翹曲造成之影響)
使用上述基板處理裝置，調查支撐板的材質對翹曲發生造成之影響。使用了材質A(熱膨脹係數3.3×(10-6K-1))、材質B(熱膨脹係數3.3×(10-6K-1))、及材質C(熱膨脹係數3.2×(10-6K-1))等三種類熱膨脹係數互異之玻璃晶圓。各玻璃晶圓的直徑為300mm，厚度為0.67mm。將它們的支撐板貼合至晶圓而用於實驗。
將玻璃晶圓與支撐板塗布碳化氫系之黏著劑達厚度0.05mm，以215℃加熱貼合。
配置支撐銷之同心圓直徑訂為140mm及60mm，將如此形成之玻璃晶圓與支撐板之層積體於載入/載出室內搬運，測定晶圓的翹曲量。此處將載入/載出室內設為2Pa，以10秒左右的速度搬運層積體。以雷射變位計測定晶圓的翹曲量。結果如圖6所示。
圖6為支撐板的材質與支撐位置對晶圓翹曲量造成之影響示意圖表。如圖6所示，無論在使用哪一種支撐板的情形下，配置支撐銷之同心圓直徑較小的60mm者，其晶圓翹曲量皆比140mm還小，發現同心圓直徑愈小則晶圓翹曲量會減低。
(2.搬運中及冷卻時之支撐銷位置對翹曲造成之影響)
使用上述基板處理裝置，調查在減壓環境下搬運時，以及在大氣壓環境下冷卻時之支撐位置不同，對晶圓翹曲 發生造成之影響。使用如同上述1.而形成之層積體。
配置支撐銷的同心圓直徑訂為300mm及60mm，使層積體的搬運條件與上述1.相同，測定晶圓的翹曲量。其後，將配置支撐銷之同心圓直徑訂為60mm、100mm、140mm、及200mm，分別於冷卻區域放置冷卻。以雷射變位計測定冷卻後的晶圓的翹曲量。結果如圖7~9所示。
圖7為將配置支撐銷之同心圓直徑訂為300mm，於載入/載出室內搬運後，藉由配置於上述各直徑之同心圓上的支撐銷來保持層積體時，晶圓的翹曲量示意圖。圖8為將配置支撐銷之同心圓直徑訂為60mm，於載入/載出室內搬運後，藉由配置於上述各直徑之同心圓上的支撐銷來保持層積體時，晶圓的翹曲量示意圖。如圖7及8所示，無論之後冷卻時之支撐銷位置為何，於搬運時配置支撐銷之同心圓直徑較小的60mm者，其翹曲量皆比300mm還小，發現在搬運時同心圓直徑愈小則翹曲量會減低。
圖9為針對圖7及8所示之實驗結果，用來比較在冷卻區域之支撐銷位置之示意圖。於載入/載出室配置支撐銷之同心圓直徑分別為60mm及300mm之情形下，將在冷卻區域配置支撐銷的同心圓直徑訂為60mm、100mm、140mm、及200mm時，比較晶圓的翹曲量。如圖9所示，在冷卻區域配置支撐銷之同心圓直徑愈小者，晶圓翹曲量同樣也會較小。而可看出，載入/載出室的支撐銷位置，對於晶圓翹曲量會造成更顯著之影響。
1‧‧‧晶圓
2‧‧‧支撐板
3‧‧‧層積體
10‧‧‧貼附單元
12‧‧‧支撐銷(支撐部、保持部)
13‧‧‧支撐銷
14‧‧‧支撐銷
20‧‧‧搬運單元
21‧‧‧載入/載出室
22‧‧‧搬運機器人(支撐治具)
23‧‧‧卡匣承接站
30‧‧‧冷卻單元
31‧‧‧冷卻區域(保持治具)
32‧‧‧冷卻板
33‧‧‧預對準器
40‧‧‧塗布單元
41‧‧‧搬運機器人
42‧‧‧烘烤板
43‧‧‧塗布杯單元
44‧‧‧洗淨杯單元
100‧‧‧基板處理裝置
[圖1]本發明一實施形態之基板處理裝置示意概略俯視立體圖。
[圖2]本發明一實施形態之基板處理裝置的層積體支撐位置一例示意概略截面圖。
[圖3]本發明一實施形態之基板處理裝置的層積體支撐位置一例示意概略截面圖。
[圖4]本發明一實施形態之基板處理裝置的層積體支撐位置一例示意概略截面圖。
[圖5]本發明一實施形態之基板處理裝置的層積體支撐位置一例示意概略俯視圖。
[圖6]支撐板的材質與支撐銷的支撐位置對晶圓翹曲量造成之影響示意圖。
[圖7]搬運時支撐銷的支撐位置對晶圓翹曲量造成之影響示意圖。
[圖8]搬運時支撐銷的支撐位置對晶圓翹曲量造成之影響示意圖。
[圖9]冷卻時支撐銷的支撐位置對晶圓翹曲量造成之影響示意圖。
[產業上利用之可能性]
本發明可利用於行動電話、數位影音機器、及IC卡等所搭載之半導體晶片之製造。
10‧‧‧貼附單元
20‧‧‧搬運單元
21‧‧‧載入/載出室
22‧‧‧搬運機器人(支撐治具)
23‧‧‧卡匣承接站
30‧‧‧冷卻單元
31‧‧‧冷卻區域(保持治具)
32‧‧‧冷卻板
33‧‧‧預對準器
40‧‧‧塗布單元
41‧‧‧搬運機器人
42‧‧‧烘烤板
43‧‧‧塗布杯單元
44‧‧‧洗淨杯單元

Claims (7)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵為，具備：支撐部，在減壓環境下，將貼附有支撐體之晶圓當中貼附有該支撐體的面之相反側的被支撐面的內周部予以支撐；及搬運機器人，將受到上述支撐部支撐之上述晶圓從減壓環境下取出，並在大氣壓環境下搬運；上述支撐部係以上述被支撐面的內周部的至少三點做為支撐點，來支撐上述晶圓，上述支撐點當中的至少三點，係在與略圓形之上述被支撐面具有共同中心點之一個同心圓的圓周上，彼此相距等間隔，上述同心圓的直徑，係為上述被支撐面的直徑的1/10~1/3倍。
  2. 如申請專利範圍第1之基板處理裝置，其中，上述減壓環境為載入/載出室，上述大氣壓環境下之上述晶圓的搬運，係支撐該晶圓的外周來進行。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述支撐部係可於上述被支撐面的面方向移動。
  4. 如申請專利範圍第1~3項任一項之基板處理裝置，其中，更具備保持治具，其將藉由上述搬運機器人而搬運之上述晶圓，在大氣壓環境下予以保持，上述保持治具係藉由保持上述被支撐面的內周部之保 持部，來保持上述晶圓。
  5. 一種基板處理方法，包含：支撐工程，在減壓環境下，藉由將貼附有支撐體之晶圓當中貼附有該支撐體的面之相反側的被支撐面的內周部予以支撐之支撐部，支撐上述晶圓；及搬運工程，將受到支撐之上述晶圓從減壓環境下取出，並在大氣壓環境下搬運；該基板處理方法，其特徵為：上述支撐體，係藉由玻璃而形成，上述支撐部係以上述被支撐面的內周部的至少三點做為支撐點，來支撐上述晶圓，上述支撐點當中的至少三點，係在與略圓形之上述被支撐面具有共同中心點之同心圓的圓周上，彼此相距等間隔，上述同心圓的直徑，係為上述被支撐面的直徑的1/10~1/3倍。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板處理方法，其中，上述支撐工程中，上述減壓環境為載入/載出室，上述搬運工程中，上述大氣壓環境下之上述晶圓的搬運，係支撐該晶圓的外周來進行。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之基板處理方法，其中，於上述搬運工程之後，將已受到移動之上述晶圓在大氣壓環境下藉由保持治具予以保持， 上述保持治具係藉由保持上述被支撐面的內周部之保持部，來保持上述晶圓。
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