TWI567860B - 晶圓承載裝置 - Google Patents

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Description

晶圓承載裝置
本揭露內容有關一種承載裝置，且更特別的是有關一種晶圓承載裝置。
晶圓背側上的微粒已變成許多代技術的其中一個主要缺點來源。由於技術節點演進、間距縮小以及所需處理步驟數量的增加，晶圓背側上微粒的減少變成產能的一個關鍵。
靜電吸盤(ESC)是一種用於承載晶圓的裝置。一般而言，ESC包括用於承載晶圓的多個承載部以及底部區域。當製造ESC時，由於其材料，該底部區域的表面是粗糙的。這種粗糙度不能藉由濕洗移除。當進行乾式蝕刻製程時，這種粗糙度容易被電漿去除而變成汙染晶圓背側的微粒。此外，在半導體製程期間產生的聚合物會落在該ESC的底部區域上，並陷在其粗糙表面中。因此，難以移除所產生的聚合物，且該聚合物亦會變成汙染晶圓背側的微粒。
在ESC上處理晶圓之後，該晶圓將被送回到用於暫時儲存以及傳送的晶圓傳送盒(FOUP)。一般而言，FOUP儲存多個晶圓，其中晶圓的背側面對另一個晶圓的前側。因此，當將晶圓送回FOUP時，如果該晶圓的背側被微粒汙染，該微粒將落在其下的另一個晶圓的前側上，因此汙染了另一個晶圓。除了晶圓背側上微粒的問題之外，ESC的壽命也將由於微粒的汙染而縮短。因此，有解決上述問題的需要。
依照本揭露內容的一方面，提供了一種用於處理晶圓承載裝 置的工作表面的方法。該晶圓承載裝置是用以承載晶圓，且具有晶圓接觸表面。該方法包括下列步驟：將保護層配置至該工作表面上，其中該保護層包括覆蓋該晶圓接觸表面的特定部分；以及移除該特定部分。
依照本揭露內容的另一方面，提供了一種晶圓裝置。該晶圓裝置包括具有工作表面的晶圓承載裝置，以及用於在其上承載晶圓的晶圓接觸表面；將保護材料噴灑至該工作表面上的噴灑裝置，以形成保護層，其中該保護層包括覆蓋該晶圓接觸表面的特定部分；以及在該噴灑裝置將該保護材料噴灑至該工作表面上之後研磨該特定部分的研磨裝置。
依照本揭露內容再一方面，提供了一種晶圓承載裝置。該晶圓承載裝置包括多個承載部；以及位在這些承載部之間的底部區域，其中該底部區域具有保護層形成於其上。
1、7‧‧‧晶圓承載裝置
2‧‧‧噴灑裝置
3‧‧‧研磨裝置
5‧‧‧保護層
6‧‧‧接觸晶圓
8‧‧‧保護層
9‧‧‧晶圓
10‧‧‧晶圓裝置
11、71‧‧‧承載部
12、72‧‧‧底部區域
13、73‧‧‧晶圓接觸表面
14、74‧‧‧工作表面
15‧‧‧粗糙度
111、711‧‧‧頂部表面
112、712‧‧‧側表面
121、721‧‧‧底部表面
在檢閱過下述詳細的描述以及伴隨的圖式之後，對於本領域具一般技藝的技術人員而言，本發明的上述目的以及優勢將變得立即地顯而易見，其中：第1(a)以及1(b)圖示出了根據本揭露內容各種具體實施例的晶圓裝置；第2圖示出了晶圓由第1(b)圖的晶圓承載裝置所承載；第3圖是第1(b)圖的晶圓承載裝置的俯視圖；第4圖示出了根據本揭露內容各種具體實施例用於處理第1(b)圖的晶圓承載裝置的工作表面的方法流程圖；第5圖示出了根據本揭露內容各種具體實施例的晶圓承載裝置；第6圖示出了晶圓由第5圖的晶圓承載裝置所承載；第7圖是第5圖的晶圓承載裝置的俯視圖；以及第8圖示出了根據本揭露內容各種具體實施例用於製造第5圖的晶圓承載 裝置的方法流程圖。
將關於特定具體實施例並參照某些圖式來描述本發明，但本發明不限於該特定具體實施例以及圖式，而只受限於申請專利範圍。所描述的圖式僅為示例性，且非限制性。在該圖式中，為了示例的目的，一些元件的大小可被放大，且不按比例繪示。尺寸以及相對尺寸不一定相應於用以實施的實際縮圖。
此外，在描述以及申請專利範圍中的用語第一、第二以及諸如此類是用於分辨相似的元件，且不一定用於在時間上、空間上、以排名或以任何方式來描述順序。要了解的是，如此使用的用語在適當的情況下是可交換的，且本文中所描述的具體實施例能夠以本文中所描述或示例以外的其他順序來操作。
此外，在描述以及申請專利範圍中的用語頂部、底部、之上、之下以及諸如此類是用於描述的目的，且不一定用於描述相對的位置。要了解的是，如此使用的用語在適當的情況下是可交換的，且本文中所描述的具體實施例能夠以本文中所描述或示例以外的其他定位來操作。
要注意的是，申請專利範圍中所使用的用語「包含」不應被理解為受限於其後所列出的手段；它不排除其他元件或步驟。因此它被理解為具體說明如同所提及的所陳述特徵、整體、步驟或構件的存在，但不排除一或更多個其他特徵、整體、步驟或構件或其群組的存在或加入。因此，「包含裝置A以及B的裝置」的描述範圍不應限於只由構件A以及B所構成的裝置。
在整個此說明書中關於「一個具體實施例」或「一具體實施例」的提及意指所描述與該具體實施例有關的特定特徵、結構或特性被包括在至少一個具體實施例中。因此，在整個此說明書中在各處中的措辭「在一個具體實施例中」或「在一具體實施例中」的外觀不一定、但可能全意指相同的具體實施例。此外，在一或更多個具體實施例中，可使用如同對 於本領域具一般技藝的技術人員而言為顯而易見的任何適合方式來結合特定的特徵、結構或裝置。
同樣地，應領略的是，在示範性具體實施例的描述中，為了簡化本揭露內容，並幫助了解一或更多的各種具創造性的方面的目的，有時候將各種特徵聚集在一起於單一的具體實施例、圖式或其描述中。然而，此揭露內容的方法不被解讀為反映所主張的發明需要比每個申請專利範圍中明確列舉的還多的特徵的企圖。更確切而言，如同下述申請專利範圍所反映的，具創造性的方面在於少於單一前述所揭露具體實施例的所有特徵。因此，在詳細描述之後的申請專利範圍於此被明確地併入於此詳細描述中，而每個申請專利範圍依據其本身作為分開的具體實施例。
此外，雖然本文中所描述的一些具體實施例包括一些但不包括其他具具體實施例中所包括的其他特徵，不同具體實施例的特徵的組合意欲為在本發明的範圍內，並如同本領域的技術人員將了解的，會形成不同的具體實施例。例如，在下述申請專利範圍中，可以任何組合來使用任何所主張的具體實施例。
在本文中所提供的描述中，提及了許多具體的細節。然而，要了解的是，可沒有這些具體細節而實施具體實施例。在其他的情況中，為了不混淆此描述的了解，未詳細地示出熟知的方法、結構以及技術。
將藉由數個具體實施例的詳細描述來描述本發明。很清楚的是，可根據本領域技術人員的知識來配置其他的具體實施例，而不悖離本揭露內容的真實技術教導，所主張的發明只受附帶申請專利範圍條款的限制。
第1(a)以及1(b)圖示出了根據本揭露內容各種具體實施例的晶圓裝置10。該晶圓裝置10包括晶圓承載裝置1、噴灑裝置2以及研磨裝置3。該晶圓承載裝置1具有工作表面14以及晶圓接觸表面13。如第3圖中所示，多個承載部11以及底部區域12位在該晶圓承載裝置1的承載部11之間，第3圖為該晶圓承載裝置1的俯視圖。該承載部11可為，例如，圓柱形。每個承載部11具有頂部表面111以及側表面112。該底部區域12具有底部表面121。該晶圓承載裝置1的該工作表面14包括每個承載 部11的頂部表面111與側表面112以及該底部區域12的底部表面121。該晶圓承載裝置1的該晶圓接觸表面13包括每個承載部11的頂部表面111。
如第1(a)圖中所示，在由本揭露內容的技術處理之前，底部區域12的底部表面121具有粗糙度15。為了解決由該粗糙度15造成的問題，在本揭露內容中提供了噴灑裝置2以及研磨裝置3。首先，如第1(a)圖中所示，該噴灑裝置2將保護材料噴灑至工作表面14上，以形成保護層5。該保護層5覆蓋該粗糙度15，以至於不曝露出該粗糙度15。該保護層5包括覆蓋晶圓接觸表面13的特定部分。接著，如第1(b)圖中所示，該研磨裝置3研磨該特定部分。然後，進行清潔程序，以移除在該研磨程序之後所留下的保護材料的殘餘物。在上述步驟之後，如第2圖中所示，可將晶圓6放置在承載部11上以用於後續的半導體製程，而無由該粗糙度15所造成的微粒汙染。
在一些具體實施例中，每個承載部的高度可為50um，且其半徑可為1mm。在一些具體實施例中，承載部11之間的間距可為4mm。
在一些具體實施例中，保護材料可為抗腐蝕且電絕緣的材料。該抗腐蝕且電絕緣的材料可為Y2O3、Al2O3、矽、SiO2或鐵氟龍。該鐵氟龍可為聚四氟乙烯(PTFE)、過氟烷氧基(PFA)或氟化乙烯丙烯(FEP)。在一些其他的具體實施例中，該保護材料可為具有抗腐蝕以及電絕緣特性的任何其他類型的材料。
在一些具體實施例中，保護層5的厚度可為10um。
噴灑保護材料的目的是用以使底部區域12的底部表面121變平滑。以此方式，該底部區域12的該底部表面121變得平滑且乾淨，因此當使用電漿進行乾蝕刻製程時，不會產生微粒。因此，晶圓6的背側不會被微粒汙染。此外，由於該底部區域12的該底部表面121變得平滑，在半導體製程之後，其可藉由電漿以及濕洗來保持乾淨。也就是說，在後續半導體製程中所產生的聚合物可藉由電漿以及濕洗而輕易地移除。因此，該晶圓6的背側也不會被該聚合物汙染。由於該晶圓6的背側不會被微粒以及聚合物汙染，當將該晶圓6送回FOUP時，在該晶圓6之下另一個晶圓的前側(未示出)也不會被微粒以及聚合物汙染。
研磨特定部分的目的是為了研磨晶圓接觸表面13上的保護層5，亦即研磨每個承載部11的頂部表面111上的保護層5，以使其變得平滑且平整。當碰到每個承載部11的頂部表面111的陶瓷材料時，研磨裝置3會停止研磨。由於每個承載部11的該頂部表面111接觸晶圓6，如果不研磨其上的該保護層5，該頂部表面111可能不夠平整而足以讓該晶圓6被晶圓承載裝置1穩固地承載。因此，在本揭露內容中提供了研磨該特定部分的步驟，以確保該晶圓6可被該晶圓承載裝置1穩固地承載。不研磨每個承載部11的側表面112上以及該底部區域12的該底部表面121上的保護層5。
在一些具體實施例中，該研磨裝置3使用研磨液來研磨每個承載部11的頂部表面111上的保護層5。
在一些具體實施例中，晶圓承載裝置1可為靜電吸盤(ESC)。該ESC可為300mm ESC或450mm ESC。在其他的具體實施例中，該晶圓承載裝置1可為可承載晶圓6的任何其他類型的裝置。
請同時參照第1(a)、1(b)以及4圖。第4圖示出了根據本揭露內容各種具體實施例用於處理第1(b)圖的晶圓承載裝置1的工作表面13的方法流程圖。該方法包括下列步驟。在步驟41中，將保護層5配置在該晶圓承載裝置1的工作表面14上。該保護層5包括覆蓋該晶圓承載裝置1的晶圓接觸表面13的特定部分。在步驟42中移除了特定部分。配置該保護層5的步驟包括將該保護材料噴灑至該晶圓承載裝置1的該工作表面14上以形成該保護層5的子步驟。移除該特定部分的步驟包括研磨該特定部分的子步驟。不研磨每個承載部11的側表面112上以及該底部區域12的該底部表面121上的保護層5。
在一些具體實施例中，只在製造晶圓承載裝置1之後執行一次本揭露內容的用於處理晶圓承載裝置1的工作表面13的方法。在執行上述方法之後，可使用該晶圓承載裝置1數年。在這些年期間，當在後續的半導體製程中產生聚合物時，可藉由電漿以及濕洗來將它們輕易地移除。因此，晶圓6的背側將不會被聚合物汙染。
在一些具體實施例中，保護材料可為抗腐蝕且電絕緣的材 料。該抗腐蝕且電絕緣的材料可為Y2O3、Al2O3、矽、SiO2或鐵氟龍。鐵氟龍可為聚四氟乙烯(PTFE)、過氟烷氧基(PFA)或氟化乙烯丙烯(FEP)。在一些其他的具體實施例中，該保護材料可為具有抗腐蝕以及電絕緣特性的任何其他類型的材料。
在一些具體實施例中，保護層5的厚度可為10um。
在一些具體實施例中，晶圓承載裝置1可為靜電吸盤(ESC)。該ESC可為300mm ESC或450mm ESC。在一些其他的具體實施例中，該晶圓承載裝置1可為可承載晶圓6的任何其他類型的裝置。
第5圖示出了根據本揭露內容各種具體實施例的晶圓承載裝置7。該晶圓承載裝置7具有工作表面74以及晶圓接觸表面73。如第7圖中所示，該晶圓承載裝置7包括多個承載部71以及位在該承載部71之間的底部區域72，第7圖為該晶圓承載裝置7的俯視圖。該承載部71可為，例如，圓柱形。每個承載部71具有頂部表面711以及側表面712。該底部區域72具有底部表面721。該晶圓承載裝置7的該工作表面74包括每個承載部71的頂部表面711與側表面712以及該底部區域72的底部表面721。該晶圓承載裝置7的該晶圓接觸表面73包括每個承載部71的頂部表面711。
底部區域72具有保護層8形成於其上。每個承載部71的側表面712也具有該保護層8形成於其上。如第6圖中所示，可將晶圓9放在承載部71上以用於後續的半導體製程。
在一些具體實施例中，每個承載部的高度可為50um，且其半徑可為1mm。在一些具體實施例中，承載部11之間的間距可為4mm。在一些具體實施例中，保護層8包括保護材料。該保護材料可為抗腐蝕且電絕緣的材料。該抗腐蝕且電絕緣的材料可為Y2O3、Al2O3、矽、SiO2或鐵氟龍。鐵氟龍可為聚四氟乙烯(PTFE)、過氟烷氧基(PFA)或氟化乙烯丙烯(FEP)。在一些其他的具體實施例中，該保護材料可為具有抗腐蝕以及電絕緣特性的任何其他類型的材料。
在一些具體實施例中，保護層5的厚度可為10um。
具有保護層8，底部區域72的底部表面721是平滑且乾淨的，因此當以電漿進行乾蝕刻製程時，不會產生微粒。因此，晶圓9的背 側不會被微粒汙染。此外，由於該底部區域72的該底部表面721是平滑的，在半導體製程之後，其可藉由電漿以及濕洗來保持乾淨。也就是說，在後續半導體製程中所產生的聚合物可藉由電漿以及濕洗來輕易地移除。因此，該晶圓9的背側也不會被聚合物汙染。由於該晶圓9的背側不會被微粒以及聚合物汙染，當將該晶圓9送回FOUP時，在該晶圓9之下的另一個晶圓的前側(未示出)也不會被微粒以及聚合物汙染。
由於每個承載部71的頂部表面711接觸晶圓9，如果它具有保護層8形成於其上，其可能不夠平整而足以讓該晶圓9被晶圓承載裝置7穩固地承載。因此，為了確保該晶圓9可被該晶圓承載裝置7穩固地承載，每個承載部71的頂部表面711不具有保護層8形成於其上。
在一些具體實施例中，晶圓承載裝置7可為靜電吸盤(ESC)。該ESC可為300mm ESC或450mm ESC。在其他的具體實施例中，該晶圓承載裝置7可為可承載該晶圓9的任何其他類型的裝置。
請同時參照第5以及8圖。第8圖示出了根據本揭露內容各種具體實施例用於製造第5圖的晶圓承載裝置7的方法流程圖。該方法包括下列步驟。在步驟81中提供該晶圓承載裝置7。該晶圓承載裝置7包括多個承載部71以及位在這些承載部71之間的底部區域72，且每個承載部71具有頂部表面711以及側表面712。在步驟82中，保護層8被形成在該底部區域以及每個承載部71的該側表面712上。
在一些具體實施例中，步驟81中所提供的晶圓承載裝置7可為靜電吸盤(ESC)。該ESC可為300mm ESC或450mm ESC。在一些其他的具體實施例中，步驟81中所提供的該晶圓承載裝置7可為可承載晶圓9的任何其他類型的裝置。
在一些具體實施例中，每個承載部的高度可為50um，且其半徑可為1mm。在一些具體實施例中，承載部11之間的間距可為4mm。
在一些具體實施例中，步驟82中所形成的保護層8包括保護材料。該保護材料可為抗腐蝕且電絕緣的材料。該抗腐蝕且電絕緣的材料可為Y2O3、Al2O3、矽、SiO2或鐵氟龍。在一些其他的具體實施例中，該保護材料可為具有抗腐蝕以及電絕緣特性的任何其他類型的材料。
綜上所述，本揭露內容具有下述優勢。晶圓背側微粒以及交叉汙染的問題可以簡單、可靠且具成本效益的方式消除，以增加產量。交叉汙染的問題是在運輸晶圓時產生，在此時，由於從晶圓背側落下的微粒，晶圓會汙染其他的半導體裝置。因此，如果可消除晶圓背側上的微粒，可避免交叉汙染的問題。由於本揭露內容的方法可有效地消除晶圓背側上的微粒，故可成功地避免交叉汙染的問題。
由於保護層5、8的顏色與晶圓承載裝置1、7的工作表面14、74的顏色不同，該保護層5、8在該晶圓承載裝置1、7的該工作表面14、74上的存在可被輕易地偵測到。例如，如果該保護層5、8的顏色是白色，而該晶圓承載裝置1、7的該工作表面14、74的顏色是灰色，由於顏色的不同，人們可輕易地確定該晶圓承載裝置1、7的該工作表面14、74被提供有該保護層5、8。然後，人們可決定是否要對該晶圓承載裝置1、7執行本揭露內容的方法。
雖然本發明已描述了關於目前認為最實際且較佳的具體實施例，要了解的是，本發明不需限於所揭露的具體實施例。相反地，其意欲涵蓋各種修飾以及包含在附帶申請專利範圍的精神以及範圍內的類似配置，附帶申請專利範圍符合最廣義的解讀，以包含所有這種修飾以及類似的結構。
7‧‧‧晶圓承載裝置
8‧‧‧保護層
9‧‧‧晶圓
71‧‧‧承載部
72‧‧‧底部區域
73‧‧‧晶圓接觸表面
74‧‧‧工作表面
711‧‧‧頂部表面
712‧‧‧側表面
721‧‧‧底部表面

Claims (9)

  1. 一種用於處理一晶圓承載裝置的一工作表面的方法，其中該晶圓承載裝置用以承載一晶圓，具有一晶圓接觸表面，並且包括複數個承載部以及位於相鄰承載部間的一底部區域，其中該等承載部的每一者具有一頂部表面以及一側表面，該底部區域具有一底部表面，該工作表面包括該等承載部的每一者的該頂部表面及該側表面以及該底部區域的該底部表面，以及該晶圓接觸表面包括該等承載部的每一者的該頂部表面，該方法包含下列步驟：將一保護層配置於該等承載部的每一者的該工作表面的該頂部表面及該側表面以及該底部區域的該底部表面上，其中該保護層包括覆蓋該晶圓接觸表面的一特定部分；移除該保護層之該特定部分，以露出該晶圓接觸表面，其中該等承載部的每一者相對於相鄰的承載部以相同的間隔設置，以及其中該等承載部配置在平行的線上使得在相鄰線上的該等承載部彼此偏移。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，進一步包含：當研磨裝置碰到該等承載部的該頂部表面的陶瓷材料時，該研磨裝置停止研磨。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中：該晶圓承載裝置是一靜電吸盤(ESC)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中：該保護層包括一保護材料，以及配置該保護層的該步驟包含將該保護材料噴灑至該工作表面上以形成該保護層的一 子步驟；該保護材料包含一抗腐蝕且電絕緣的材料；以及該抗腐蝕且電絕緣的材料包含選自Y2O3、Al2O3、矽、SiO2以及一鐵氟龍所組成的群組的其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中移除該特定部分的該步驟包含研磨該特定部分的一子步驟。
  6. 一種晶圓裝置，包含：一晶圓承載裝置，具有一工作表面，其中該工作表面包含用於承載一晶圓的一晶圓接觸表面，該晶圓承載裝置包括複數個承載部以及位於相鄰承載部間的一底部區域，其中該等承載部的每一者具有一頂部表面以及一側表面，該底部區域具有一底部表面，該工作表面包括該等承載部的每一者的該頂部表面及該側表面以及該底部區域的該底部表面，以及該晶圓接觸表面包括該等承載部的每一者的該頂部表面；一噴灑裝置，經配置用來將一保護材料噴灑至該工作表面上以形成一保護層，該保護層位於該工作表面的該等承載部的每一者的該頂部表面及該側表面以及該底部區域的該底部表面上，其中該保護層包括覆蓋該晶圓接觸表面的一特定部分；以及一研磨裝置，經配置在該噴灑裝置將該保護材料噴灑至該工作表面上之後，研磨該保護層之該特定部分以露出該晶圓接觸表面，保留該晶圓接觸表面以外之該工作表面上的該保護層，其中該等承載部的每一者相對於相鄰的承載部以相同的間隔設置，以及 其中該等承載部配置在平行的線上使得在相鄰線上的該等承載部彼此偏移。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的晶圓裝置，其中：該晶圓承載裝置是一靜電吸盤；該保護材料包含一抗腐蝕且電絕緣的材料；以及該抗腐蝕且電絕緣的材料包含選自Y2O3、Al2O3、矽、SiO2以及一鐵氟龍所組成的群組的其中之一。
  8. 一種晶圓承載裝置，具有一工作表面，其中該工作表面包含用於承載一晶圓的一晶圓接觸表面，該晶圓承載裝置包含：複數個承載部，其中該等承載部的每一者包含一頂部表面以及一側表面；一底部區域位在該等承載部之間，具有一底部表面，其中該工作表面包括該等承載部的每一者的該頂部表面及該側表面以及該底部區域的該底部表面，以及該晶圓接觸表面包括該等承載部的每一者的該頂部表面；以及一保護層，配置於該工作表面的該等承載部的每一者的該頂部表面及該側表面以及該底部區域的該底部表面上，其中該保護層包括覆蓋該晶圓接觸表面的一特定部分，其中該等承載部的每一者相對於相鄰的承載部以相同的間隔設置，以及其中該等承載部配置在平行的線上使得在相鄰線上的該等承載部彼此偏移。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的晶圓承載裝置，其中：該晶圓承載裝置是一靜電吸盤； 該晶圓接觸表面包括該等承載部每一者的該頂部表面具有第一顏色；該保護層包含一保護材料具有第二顏色，係與該第一顏色不同；該保護材料包含一抗腐蝕且電絕緣的材料；以及該抗腐蝕且電絕緣的材料包含選自Y2O3、Al2O3、矽、SiO2以及一鐵氟龍所組成的群組的其中之一。
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