TWI613719B - 用於執行濕蝕刻製程的系統及方法 - Google Patents

用於執行濕蝕刻製程的系統及方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種用於執行一濕蝕刻製程之系統及方法。該系統包含可由一轉移器件接達之多個處理站,該等處理站包含:一量測站,其光學地量測一基板之厚度;一控制器,其即時計算該基板之一蝕刻配方;且使得一單一晶圓濕蝕刻站根據該配方蝕刻該基板。此外,該系統可量測後蝕刻厚度且依據一先前基板之最後量測即時計算蝕刻配方。該系統亦可包含一原位結束點偵測器件,其用於在蝕刻TSV基板時,偵測TSV顯露點。該系統提供一自動化解決方案以根據關於先前蝕刻之晶圓之回饋即時調整蝕刻配方參數且使用結束點偵測精確地控制TSV顯露高度及蝕刻持續時間。

Description

用於執行濕蝕刻製程的系統及方法
本發明一般係關於一種用於蝕刻積體電路之半導體晶圓之系統及方法,且更明確言之,係關於一種用於使用導致將晶圓蝕刻至一精確及均勻厚度之一濕蝕刻製程蝕刻半導體晶圓(積體電路基板)之系統及方法。
2.5及3D整合在器件製造中成為現實。一重要製程步驟係薄化矽晶圓以顯露金屬填充之穿矽通孔(TSV)。利用研磨來移除矽晶圓之塊體。當前,包含化學機械研磨(CMP)及電漿蝕刻之一多步驟製程序列已用於完成矽之最後薄化。但是,此習知製程具有與其等關聯之許多缺點,該等缺點包含(但不限於)製程之複雜性及關聯之成本。如下文中所描述,本發明針對藉由提供一簡單、具成本效應之方法以濕蝕刻剩餘矽以顯露TSV來克服與習知製程關聯之此等缺點。
藉由在一基板之頂部表面中產生通孔(孔)製造TSV晶圓(基板)。此等通孔部分延伸穿過晶圓之厚度。接著用具有或不具有一絕緣襯墊之一導電材料填充孔。接著與產生通孔之地方相對之晶圓之底部側經受一研磨製程,其中機械研磨減少基板之厚度,此有效地減少從通孔之底部至基板之底部表面之距離。使導體暴露之基板之完全研磨係非所期望的,因為此將導致來自導電材料之離子跨基板表面塗抹,藉此 改變污染場所處之電性質且減少產率。可取決於應用在底部側之進一步處理之前於晶圓之頂部側上執行任何數量之製造步驟。例如,對於一器件晶圓,完整器件結構及冶金組份可添加至晶圓之頂部表面。對於2.5D中介層應用,可完成頂部側佈線/互連。接著通常使用一黏著層將具有通孔之晶圓安裝於一載體晶圓上,其中晶圓之頂部朝著載體晶圓。
研磨製程在通孔上留下一層基板材料,其可在邊緣較厚,跨晶圓均勻或在晶圓之中心處比邊緣處厚(在晶圓厚度差異內)。同樣地,在不同晶圓之基礎上可存在通孔上之基板材料之高度上之差值(不同晶圓之厚度差異)。通孔上之層中之此等差值可大於暴露之通孔之高度上之可容許差值。
可使用一黏著材料安裝載體晶圓及通孔晶圓。此黏著層可在厚度及均勻性上改變而顯現在判定頂部矽晶圓中,通孔端上剩餘之材料之厚度及均勻性方面無效之外部量測。
可使用多種化學處理通常呈扁圓形盤之形式(雖然其他形狀係可行的)且經常由矽、砷化鎵或其他材料製成之積體電路晶圓。一製程係液體化學蝕刻劑之使用以從基板或在基板上移除材料,此製程經常稱作濕蝕刻。常用方法包含在化學浴槽中浸沒晶圓(稱作「浴槽處理」或「浸漬處理」)或在自旋之同時,將流體施配於一晶圓上(稱作「單一晶圓處理」)。隨著晶圓大小增加且幾何大小減少,可藉由採用單一晶圓處理(因為可更好地控制處理環境)實現實質優點。
隨著蝕刻劑濃度上之改變,濕蝕刻製程之蝕刻速率將改變。當化學蝕刻劑再循環時,添加少量新的化學蝕刻劑以維持蝕刻速率係一常見做法。通常,添加係基於一數學模型,該數學模型基於處理之晶圓或從蝕刻劑製備所過去之時間。若不存在量測回饋,則蝕刻速率僅保持以及數學模型可預測注入新化學蝕刻劑之需要。同樣地,將不考 量任何外部影響且蝕刻速率不會保持恆定。蝕刻製程之深度係蝕刻速率及時間之一函數。時間良好地受控,但是蝕刻速率可基於若干因素而改變。同樣地,因為晶圓不同,將存在厚度差異,所以蝕刻所需之深度將改變。相應地,缺乏判定通孔何時暴露之方法限制使處理之各個晶圓上之一精確深度暴露之能力。
因為相對於導體(諸如銅)及絕緣體(諸如氧化矽),KOH(氫氧化鉀)選擇性蝕刻矽之性質,所以KOH係通常使用之一蝕刻劑。在KOH蝕刻之後,在晶圓之表面上留下殘餘鉀。來自蝕刻製程之基於殘餘鉀之粒子及離子將導致基板表面之電性質之一改變,若在蝕刻製程之後其等不移除,則將導致產率損耗。
類似於薄化TSV晶圓,用於薄化非TSV晶圓之習知製程涉及:研磨,其移除晶圓之塊體;及一多步驟製程序列,其包含化學機械研磨(CMP)及電漿蝕刻以完成晶圓之最後薄化。但是,此習知製程具有與其等關聯之許多缺點,該等缺點包含(但不限於)製程之複雜性及關聯之成本。如下文中所描述,本發明針對藉由提供一簡單、具成本效應之方法以將剩餘基板濕蝕刻至一所要厚度及表面均勻性來克服與習知製程關聯之此等缺點。
因此,需要一種用於以下用途之系統及方法:(1)判定將從基板移除之材料之量及圖案;(2)將材料移除至所要均勻性;(3)判定何時停止蝕刻製程以使通孔暴露至所要深度;及(4)從TSV晶圓表面清洗殘餘鉀而不干擾暴露之通孔。本發明達成如下文描述之此等目的。
根據一第一態樣,提供一種用於執行一濕蝕刻製程之系統。該系統包含一外殼及安置於其中之許多晶圓/基板處理站,其等包含一量測站,該量測站除了別的之外包含一成像器件,其經組態以即時量測一基板之一最初厚度資訊及一最後厚度資訊。再者,在外殼內的是 一蝕刻站,其包含一單一晶圓濕蝕刻器件。一自動化基板轉移器件經組態以在該量測站與單一晶圓濕蝕刻站以及包含於系統中之其他站之間可控地移動該基板。一電腦實施之控制系統通信地耦合至處理系統及其中之站。控制系統經組態以藉由使得成像器件量測基板之厚度且使用該厚度資訊即時計算該基板之蝕刻配方來控制濕蝕刻製程。控制器亦經組態以使得單一晶圓濕蝕刻器件根據蝕刻配方蝕刻基板且在蝕刻基板之後,使得成像器件再量測最後厚度資訊。此外,控制系統可依據來自一先前基板之最後厚度資訊即時計算蝕刻配方。
此外,蝕刻站可包含一結束點偵測器件,其可包含一高強度光發射器及偵測器且控制系統可經組態以在蝕刻製程期間使用由結束點偵測器件收集之資訊偵測具有TSV之一基板之一顯露點。而且,系統亦可包含一個或多個清洗站,其等在外殼內且通信地耦合至控制系統以在蝕刻製程之後清洗一基板。可從本文進一步描述之製程及/或方法瞭解用於執行一濕蝕刻製程之系統之此等及其他態樣、特徵及優點。
根據另一態樣,提供一種用於使用一單一晶圓濕蝕刻處理系統濕蝕刻一基板之方法。該方法包含在一量測站量測處理之一特定基板之一最初厚度資訊。該最初厚度資訊包含基板之表面上之一個或多個徑向位置處的基板之一厚度且可藉由使用安置於該量測站內之一成像器件光學地掃描該基板來獲得。該方法亦包含根據該最初厚度資訊且根據為處理之後之基板之目標實體特性之所要最後蝕刻輪廓計算特定基板之一蝕刻輪廓。計算該蝕刻輪廓可包含計算基板之徑向厚度及一蝕刻深度。此外,根據計算之蝕刻輪廓為特定基板產生一蝕刻配方。蝕刻配方包含對控制濕蝕刻製程之執行之多種參數之設定。方法亦包含根據蝕刻配方蝕刻特定基板以達成所要最後蝕刻輪廓。應理解,用於執行此例示性製程之多種站安置於處理系統之一外殼內且由一自動 化基板轉移器件接達,該自動化基板轉移器件經組態以在站之間可控地移動基板,藉此在基板經歷蝕刻處理時,容許即時量測基板。方法亦可包含在已蝕刻基板之後,在該量測站處針對該特定基板量測最後厚度資訊之步驟。此外,該最後厚度資訊可用於計算隨後處理之基板之蝕刻配方。
方法亦可包含用於在安置於處理系統內之一清洗站中清洗特定基板之一個或多個步驟。方法(特定言之,蝕刻步驟)亦可包含使用包含於蝕刻站內之一結束點偵測器件偵測其中一基板之一個或多個TSV顯露之點之步驟。
根據另一態樣,提供一種用於偵測其中使用一單一晶圓濕蝕刻處理系統蝕刻具有TSV之一特定基板之一蝕刻製程之一結束點之方法。該方法包含將光發射至該特定基板之一表面之至少一樣本區域上且偵測從該表面之該樣本區域離開之該光之一反射。該方法亦包含計算該反射之一強度且比較該強度與一參考強度。該參考強度指示係蝕刻製程期間該等TSV在該特定基板之該表面上顯露之一點之一顯露點(即,蝕刻劑已將TSV上之基板層移除至TSV暴露之點)。該方法包含偵測何時該強度對應於該參考強度且藉此識別該蝕刻製程之該顯露點。該方法亦包含鑒於識別之顯露點且視情況鑒於由一使用者輸入之一過蝕刻持續時間設定蝕刻製程之一結束點。該結束點可取決於所要高度而改變。
根據另一態樣,提供一種用於在一單一晶圓濕蝕刻處理系統中控制一基板之一濕蝕刻製程的一電腦實施之控制系統。該單一晶圓濕蝕刻處理系統包含一單一晶圓濕蝕刻器件及安置於一外殼內且可由一自動化基板轉移器件接達之一成像器件且該控制系統包含一個或多個處理器,其等通信地耦合至處理系統之組件且經組態以與一電腦可讀儲存媒體互動且執行儲存於該儲存媒體上之一個或多個軟體模組。該 等軟體模組包含一成像模組,其經組態以使得該成像器件量測該基板之一最初厚度資訊且從該成像器件接收該最初厚度資訊。該軟體模組亦包含一基板厚度模組,其經組態以即時計算該基板之一徑向厚度且根據至少該徑向厚度資訊及所要最後蝕刻輪廓計算該基板之一蝕刻深度。該軟體模組亦包含一蝕刻配方模組,其經組態以根據該徑向厚度及該蝕刻深度產生該基板之一蝕刻配方且使得該單一晶圓濕蝕刻器件根據該蝕刻配方蝕刻該基板。此外,該成像模組可經進一步組態以在藉由蝕刻站蝕刻該基板之後,使得該成像器件即時量測該基板之一最後厚度資訊且從該成像器件接收該最後厚度資訊。該系統亦可包含一蝕刻配方模組,其亦經組態以根據一先前基板之最後厚度資訊計算該蝕刻配方。該系統亦可包含一清洗模組,其經組態以使得一基板清洗裝置清洗該基板。
根據另一態樣,提供一種用於藉由一單一晶圓濕蝕刻站判定具有TSV之一基板之一濕蝕刻製程之一結束點的電腦實施之控制系統。該單一晶圓濕蝕刻站包含一單一晶圓濕蝕刻器件、一光發射器及一光偵測器且該控制系統包含一個或多個處理器,其等通信地耦合至該單一晶圓濕蝕刻器件、該光發射器及該光偵測器且經組態以與一電腦可讀儲存媒體互動且執行儲存於該儲存媒體上之一個或多個軟體模組。該等軟體模組包含一結束點偵測模組,其經組態以使得該光發射器將一光發射至該基板之一表面之至少一樣本區域上且使得該光偵測器偵測從該表面之該樣本區域離開之該光之一反射。該結束點偵測模組亦經組態以計算該反射之一強度且比較該反射之該強度與一參考強度,其中該參考強度指示一顯露點,該顯露點係在蝕刻製程期間該等TSV在該基板之該表面上顯露之一點。使用比較之強度,該控制系統可判定該強度何時對應於該參考強度且鑒於識別之顯露點且視情況鑒於由一使用者定義之一過蝕刻持續時間設定該蝕刻製程之一結束點。
可從本發明之某些實施例之隨附描述及附圖與技術方案瞭解此等及其他態樣、特徵及優點。
100‧‧‧系統
110‧‧‧外殼/櫃
112‧‧‧壁
120‧‧‧中空內部
130‧‧‧門總成
140‧‧‧窗
150‧‧‧接達點
160‧‧‧晶圓保持及裝載器件/裝載口
162‧‧‧門
170‧‧‧電腦終端機/計算器件
200‧‧‧第一站
210‧‧‧第二站/量測室
220‧‧‧第三站/濕蝕刻站
230‧‧‧第四站/第一清洗站
240‧‧‧第五站/最後清洗站
300‧‧‧晶圓轉移器件
400‧‧‧單一晶圓濕蝕刻裝置
401‧‧‧蝕刻控制器
410‧‧‧蝕刻室/封圍體/蝕刻裝置
420‧‧‧機械卡盤/自旋卡盤
430‧‧‧蝕刻工具/臂
435‧‧‧噴嘴/孔口
500‧‧‧結束點偵測器件
510‧‧‧光發射器/發光器件
520‧‧‧光偵測器/CCD偵測器
600‧‧‧量測器件/成像器件
610‧‧‧平台
620‧‧‧非接觸式量測組件
630‧‧‧感測器
700‧‧‧製程控制系統
705‧‧‧製程控制器
710‧‧‧處理器
715‧‧‧介面
720‧‧‧記憶體
730‧‧‧軟體模組
740‧‧‧顯示器
750‧‧‧通信介面
760‧‧‧音訊輸出
770‧‧‧成像模組
772‧‧‧結束點偵測模組
774‧‧‧蝕刻配方模組
776‧‧‧清洗控制模組
778‧‧‧資料庫模組
780‧‧‧顯示模組
785‧‧‧資料庫
790‧‧‧儲存器
800‧‧‧製程流程
810‧‧‧製程區塊/步驟
820‧‧‧製程區塊/步驟
830‧‧‧製程區塊/步驟
840‧‧‧製程區塊/步驟
850‧‧‧製程區塊/步驟
860‧‧‧製程區塊/步驟
910‧‧‧基板
912‧‧‧頂部表面
914‧‧‧底部表面
915‧‧‧TSV
916‧‧‧載體
918‧‧‧黏著層
920‧‧‧過度負擔
1000‧‧‧例行製程
1005‧‧‧步驟
1010‧‧‧步驟
1110‧‧‧紅色
1112‧‧‧藍色
1114‧‧‧綠色
1120‧‧‧紅色
1122‧‧‧藍色
1124‧‧‧綠色
1130‧‧‧結束點
1132‧‧‧參考顯露點
1140‧‧‧顯露點
1600‧‧‧晶圓清洗裝置
1601‧‧‧清洗控制器
1610‧‧‧室/封圍體
1615‧‧‧晶圓擦洗器件
1620‧‧‧卡盤
1630‧‧‧刷
1640‧‧‧驅動機構
1650‧‧‧噴射噴嘴
1710‧‧‧室
1740‧‧‧臂
1750‧‧‧噴嘴
1780‧‧‧超高頻音波清洗裝置
1790‧‧‧乾燥裝置
圖1係展示用於根據本文揭示之一實施例執行一濕蝕刻製程之一系統之一透視圖;圖2係展示用於根據本文揭示之一實施例執行一濕蝕刻製程之一系統之一正面平面圖;圖3係展示用於根據本文揭示之一實施例執行一濕蝕刻製程之一系統之一例示性組態之一方塊圖;圖4係展示根據本文揭示之一實施例之一量測站之一正面平面圖;圖5係展示根據本文揭示之一實施例之一濕蝕刻站之一透視圖;圖6A係展示根據本文揭示之一實施例之一清洗站之一正面平面圖;圖6B係展示根據本文揭示之一實施例之一清洗站之一正面平面圖;圖7A係展示用於根據本文揭示之一實施例執行一濕蝕刻製程之一系統之一例示性組態之一方塊圖;圖7B係展示根據本文揭示之一實施例之一製程控制系統之一例示性組態之一方塊圖;圖8係展示用於根據本文揭示之至少一實施例執行一濕蝕刻製程之一例行製程之一流程圖;圖9A係展示根據本文揭示之一實施例之具有TSV之一例示性矽基板之一截面圖;圖9B係展示根據本文揭示之一實施例之一例示性基板之徑向厚度之一圖; 圖9C係展示根據本文揭示之一實施例之一例示性基板之厚度之一圖;圖9D係展示根據本文揭示之一實施例之自旋速度、蝕刻速率與蝕刻劑溫度之間之一例示性關係之一圖;圖9E係展示根據本文揭示之一實施例之蝕刻速率與蝕刻劑濃度之間之一例示性關係之一圖;圖9F係展示根據本文揭示之一實施例之依據徑向位置之臂掃描速度與停留時間之間之一例示性關係之一圖;圖9G係展示根據本文揭示之一實施例之流速及蝕刻劑溫度與表面粗糙度之間之一例示性關係之一圖;圖9H繪示根據本文揭示之一實施例之具有TSV之一基板之一例示性掃描電子顯微影像;圖9I繪示根據本文揭示之一實施例之具有TSV之一基板之一例示性掃描電子顯微影像;圖10係繪示用於根據本文揭示之至少一實施例執行一濕蝕刻製程之一例行製程之一流程圖;及圖11係展示根據本文揭示之至少一實施例之隨著時間推移之光強度值之一圖。
圖1至圖5繪示用於根據本發明之一實施例執行一濕蝕刻製程之一系統100。因此,系統100可被認作用於製造半導體器件之一濕蝕刻設施。
在一半導體器件製程之一晶圓濕處理製程中,一般存在如上文中提及之一蝕刻製程及一清洗製程。一蝕刻製程中使用之一單一晶圓濕處理裝置在一固定時間期間以一受控方式在一基板上施配化學蝕刻劑以用於引發一化學反應。將理解,在本文中可互換地使用術語「晶 圓」及「基板」。一清洗製程中使用之一單一晶圓濕處理裝置使得一化學溶液施配至一基板上且亦可包含機械地擦洗基板之一擦洗器件。濕處理裝置之各者可包含收集溢出及排放至一外槽(或浴槽)或再循環之流體之一浴槽。單一晶圓濕處理裝置進一步由浴槽中供應或排放流體(例如,化學品、水、溶液及類似物)之管道(例如,導管)及用於控制流體溫度或濃度及本文中進一步描述之其他製程參數之多種控制構件。晶圓濕處理製程亦可包含一量測步驟,藉此針對厚度量測晶圓。
在用於執行濕蝕刻之習知系統中,存在許多使用之設備零件;但是,設備零件之間一般缺乏整合。更明確言之,雖然在一第一位置執行量測步驟,但是經常需要將晶圓實體轉移至另一遠端站以用於使用一晶圓濕蝕刻裝置進行蝕刻製程且經常需要在蝕刻製程完成之前將晶圓實體轉移至另一遠端站以(例如)清洗晶圓或量測晶圓。因為在將晶圓再引入回至晶圓濕處理裝置之前存在等待時間,所以此對製程添加額外延遲。此習知製程在很大程度上係一手動製程,其中一技術員在不同設備零件之間手動移動晶圓。
直接對照於在很大程度上非整合之習知系統,本發明之系統100在大多數情況下係一種在很大程度上或完全整合之系統,藉此大大減少或消除處理步驟之間之不必要等待或停機時間等等。
系統100係由位於一外殼110內之不同站處之許多不同器件(設備零件)界定之一整合系統。如圖1中所示,外殼110大致上呈一直立櫃或類似物之形式,其具有界定一中空內部120之複數個壁112。中空內部120可透過包含(但不限於)外殼110之一端所示之一門總成130之許多不同接達點接達且一個或多個側壁112可包含容許中空內部120及更特定言之,包含於中空內部120中之設備及處理站之直接接達及觀看之窗140。在一實施例中,如所繪示,一側壁112可包含透明窗140及一個或多個接達點150。相對側壁112可包含一不同形式之一接達點 150(諸如圖2中所示之一組門)。
每個接達點150可呈將一入口提供至中空內部120中之一開口之形式且此外,一晶圓保持及裝載器件(裝載口)160可提供於沿著一側壁112之位置處。器件160可為任何數量之習知器件,其等經設計以保持及允許接達至包含於其中之晶圓且可呈FOUP裝載口之形式,其中FOUP係前開口式統一容器或前開口式通用容器之縮寫詞。一FOUP係一匣於其中之一專用塑膠封圍體,其經設計以在一受控環境中緊固地及安全地保持矽晶圓且容許晶圓移除以用於藉由裝備有適當裝載口及機器人處置系統之工具進行處理或量測。如圖1中所繪示,器件160可呈一輸入/輸出匣器件之形式。
晶圓保持及裝載器件(裝載口)160可呈一輸入/輸出晶圓匣器件之形式,該輸入/輸出晶圓匣器件包含經組態以接納及保持一匣之一外殼,該匣保持複數個晶圓。例如,外殼可在其各個端包含一門162,其中一門162向外背對中空內部120,以便容許一技術員將一個或多個晶圓裝載至裝載口160中。另一門162面向中空內部120且在中空內部120內接達,以便允許晶圓從中空內部120內自動移除(及再裝載)以容許晶圓轉移至中空內部120內包含之多種站。晶圓保持及裝載器件160可具包含用於以一垂直堆疊之方式保持複數個晶圓之複數個機架或類似物之類型。
外殼(櫃)110亦可包含一個或多個電腦終端機170,其以下文描述之方式操作且在晶圓於不同站受到多種處理步驟時,容許技術員既控制且監測外殼110內之晶圓之處理。
亦將瞭解,系統100可包含許多不同習知作業系統,其等為電力、冷卻、加熱、流體流動(管路系統架構)等等提供必要條件。系統100亦包含許多不同安全特徵,其等包含一緊急切斷按鈕及在系統100內觀察到一異常條件時,警告技術員之聽覺及/或視覺警報。
圖3係展示本發明之系統之外殼(櫃)內包含之例示性站之一示意圖。一般而言,系統100包含一第一站200,其如上文描述般包含用於保持晶圓之一個或多個器件160(例如,FOUP裝載口)及提供對外殼110之內部120之直接接達。一第二站210係呈一個或多個量測室之形式,該等量測室用於如下文所描述般量測晶圓之不同性質。一第三站220包含一個或多個蝕刻室,其等用於對晶圓執行一單一晶圓濕蝕刻製程。一第四站230及可視情況亦一第五站240係其中清洗經處理之晶圓之清洗室。由於系統100係一自動化系統所致,一晶圓轉移器件300被提供且經組態以從系統100之多種站之間移動一個或多個晶圓。晶圓轉移器件300可呈任何數量之不同形式,但大致上係呈一自動化器件(諸如,一機器人)之形式,該自動化器件經組態以可控地抓取、移動及釋放一個或多個晶圓。一般而言,晶圓轉移器件300包含一機械臂,其具有用於抓取及保持一晶圓之一抓取(保持)機構且具有機械臂可在多個方向(多個自由度)上圍繞其移動之一基底。應理解,一個或多個處理站/室可經組合以具有多個製程功能。例如,量測室中使用之量測裝置可併入至濕蝕刻室中以提供一組合之量測及蝕刻站。進一步舉例而言,如熟悉此項技術者將理解,蝕刻室及清洗室可組合為多重處理室。
因此,晶圓轉移器件300可因此被認作一自動化晶圓處置器。亦將瞭解,晶圓轉移器件係一電腦操作之器件且因此,如下文所描述,根據一軟體應用程式等等之執行而操作。此外,亦將瞭解,晶圓轉移器件300可回應於使用者產生之命令(諸如由技術員在一使用者介面(諸如電腦終端機170)處產生之命令)而操作。
雖然在圖3中,晶圓轉移器件300展示為中心地位於系統100之內部內,但是只要晶圓轉移器件300位於容許器件300接達系統之各個站且在所有必要站之間轉移晶圓之一位置處,此並不限於假設系統內之 位置。
下文更詳細地描述上文提及之個別站之各者。
第一站200
如上文提及,第一站200包含一個或多個晶圓保持及裝載器件(FOUP裝載口或輸入/輸出匣)160,其等用於以一密封及緊固方式保持晶圓。可在系統100中使用任何數量之不同習知晶圓保持及裝載器件(FOUP裝載口)160。通常,晶圓保持及裝載器件(FOUP裝載口)160具包含保持晶圓之一匣之一類型。門162經定位,使得晶圓轉移器件(機器人)300可從FOUP直接接達晶圓。晶圓保持及裝載器件(FOUP裝載口)160亦可包含容許由工具等等上之讀取器識別之辨識特徵,諸如RFID標籤、條碼讀取器等等。應理解,裝載口160並不限於為一FOUP類型。除了由熟悉此項技術者將理解之已內建匣之FOUP(諸如具有可卸除匣之晶圓盒)之外,可使用多種晶圓保持及裝載機構。
雖然圖3展示如構成站200之兩個區塊,但是將理解,因為如圖1中所示,系統100可包含多於一個晶圓保持及裝載器件(FOUP裝載口)160,所以此僅為了繪示之目的且並不限制本發明。而且,應理解,各個裝載口160可經組態以接納一個或多個匣。
第二站210
如上文提及,第二站210係一量測站(晶圓檢查站),其中可量測晶圓之性質且特定言之,可量測晶圓之厚度。因此,第二站210包含用於量測晶圓之一個或多個性質之一量測器件600。可使用任何數量之不同類型之量測器件。根據本發明之一實施例,量測器件600係呈一成像器件之形式,該成像器件經組態以量測晶圓之一個或多個性質(例如,晶圓厚度及表面輪廓)。
圖4展示一例示性量測(成像)器件600,其包含用於在一固定定向上(例如,在一水平定向上)接納及保持一晶圓之一平台610。平台610 可係容納不同大小之晶圓之一可調整類型。例如,晶圓之直徑可相當大地變化,因此,平台610經建構以容許在其上放置及支撐不同大小之晶圓。此外,平台610可在任何數量之不同方向(x、y、z)上移動(即,平台610具有多個移動自由度),且可旋轉,使得晶圓可在量測製程期間旋轉。
成像器件600亦包含一非接觸式量測組件620,其至少量測晶圓之厚度且亦經組態以偵測(量測)且產生晶圓之一表面輪廓。非接觸式量測組件620包含成像設備且可為容許組件620相對於平台610上之晶圓移動之一自動化器件之部件。例如,非接觸式量測組件620可呈一臂或類似物之形式,其可相對於晶圓在任何數量之不同方向(x、y、z)上移動(即,組件620具有多個移動自由度)。替代地或此外,組件620可經保持於一固定位置中且支撐晶圓之平台610可相對於組件620在任何數量之不同方向(x、y、z)上被移動及/或旋轉。
非接觸式量測組件620包含一個或多個感測器630(諸如一光學感測器(例如,一IR光感測器))及導向在晶圓之表面處之一光源。反射光(在接觸晶圓之後)由成像器件收集且基於收集之資訊(且根據軟體之執行處理該收集資訊之後),可獲取及記錄晶圓之許多不同量測。更特定言之,在膜堆疊(形成晶圓之材料層)中之各個表面之頂部及底部反射光且根據材料之折射率校正反射光中之距離以計算深度。例如,成像器件可量測以下性質(此並非一詳盡清單):晶圓厚度;彎曲度、翹曲、平坦度;表面粗糙度;總厚度差異(TTV);光學檢查圖案辨識;及TSV深度等等。成像器件之一個或多個組件之一商業來源係德國ISIS Sentronics gmbH公司,但是其他商業來源係可用的。
在下文中更詳細地描述成像器件600之操作。
根據本發明之一態樣且直接對照於習知系統,量測站210直接併入至且包含於外殼(櫃)110中。結果,第二站210及包含於其中之成像 器件600係在晶圓轉移器件(機器人)300之伸及得到範圍內。此定位容許自動化晶圓轉移器件300易於在系統100之第二站210與其他站之任何一者之間移動一晶圓。此直接對照於習知系統,在習知系統中,量測設備位於一遠端位置處且需要從蝕刻製程移除晶圓以進行量測。在進行此量測之後,存在其中在晶圓引入回蝕刻處理設備之前保持晶圓之一等待時期。此導致複雜性及時間延遲,藉此直接及不利地影響可在一給定時期中處理之晶圓之數量。而且,在一製造設定中,此等無效率導致晶圓之批量處理,其中在晶圓返回至蝕刻處理設備之前量測多個晶圓。相應地,僅可在逐批量基礎上且並非即時地(即,在逐晶圓基礎上)獲得關於蝕刻製程之任何回饋,藉此防止即時地(即,在逐晶圓基礎上)調整製程參數且導致品質上之減少及廢料之增加。將量測器件併入至系統100中且實施包含如本文進一步所描述在一單一晶圓濕蝕刻室中蝕刻之前及之後對各個晶圓之一量測步驟之一製程提供一種能夠針對各個晶圓之特定特性及關於先前蝕刻之晶圓之回饋即時定製蝕刻製程參數之系統。相應地,系統可達成較高品質,最小化廢料且實現一般與一單一晶圓濕蝕刻製程關聯之優點。
第三站220
第三站220係其中晶圓經受單一晶圓濕蝕刻製程之一蝕刻站。如之前所提及,一般藉由將某些量之化學蝕刻劑施配至安置於站內之一晶圓上且引起與晶圓之一接觸表面之一化學反應來執行一單一晶圓濕蝕刻製程,使得藉由化學蝕刻接觸表面之不必要部分。
如圖5中所示,第三站220包含一單一晶圓濕蝕刻裝置400,其包含含有在濕蝕刻製程中使用之設備及化學蝕刻劑之一蝕刻室(封圍體)410。因此,蝕刻室410可被視為一化學圍阻結構。將理解,第三站可(諸如)以一垂直堆疊定向保持複數個蝕刻裝置410以容許在多於一個晶圓上同時執行濕蝕刻。封圍體410亦可收集及包含在蝕刻製程 中使用之化學品。
位於第三站220之濕蝕刻裝置400亦包含其上擱置晶圓之自旋卡盤420(可變速度由係本文描述之總製程控制系統之部件之一蝕刻控制器401控制)以及一蝕刻工具(臂)430,其包含施配一流體(例如,一個或多個液體,較佳的是化學蝕刻劑)之一個或多個噴嘴(孔口)435。蝕刻工具430可呈可沿著多個方向(x、y、z方向)移動之一臂之形式且因此,具有多個自由度。由於蝕刻工具430由一計算器件(諸如蝕刻控制器401)控制且係如本文所描述之系統100中採用之整體可程式化電腦系統之部件,所以該蝕刻工具430係一可控工具。結果,蝕刻工具430可驅動至晶圓之任何特定位置等等。
濕蝕刻裝置400亦包含用於既引入蝕刻化學品且從室移除此等化學品之一流體傳送及流體移除系統。使用其中提供管道以用於將流體(例如,一種或多種液體,較佳的是一化學蝕刻劑)供應至噴嘴435之一習知流體管路系統方案實施此等組件。此外,濕蝕刻裝置400包含用於排放在濕蝕刻製程期間在封圍體410內積累之(若干)流體之管道及機構。
機械卡盤420允許卡盤420保持晶圓。卡盤420包含一主軸(未展示),其可結合至一馬達之一驅動軸,以便容許由自旋卡盤420保持之晶圓圍繞一Z軸實現一自旋旋轉。馬達之一電源開關連接至蝕刻控制器401之一輸出側,結果是馬達之旋轉速度由控制器401控制。再者,自旋卡盤420可由一舉升機構(未展示)支撐,以便可在Z軸之一方向上移動。
傳統上而言,在自旋卡盤420之外周邊及底部部分周圍,提供一種用於接納及收集蝕刻劑溶液之一結構,該蝕刻劑溶液離心地與晶圓分離且接著排放至外部。用於從封圍體410排放(若干)流體之機構之部件可為一排氣通路及排泄導管,其等形成於包圍卡盤420之收集器 結構之底部部分中。儲存於收集器結構中之液體可透過一個或多個排泄管排放至外部或再循環。
根據本發明,只要蝕刻溶液適合於一濕蝕刻製程且適合於意欲之基板及應用,可使用任何數量之適合之蝕刻溶液。因此,可基於鑒於晶圓之性質包含之不同參數之數量使用不同化學法。
關於蝕刻劑溶液之傳送,濕蝕刻裝置400亦包含用於控制蝕刻劑溶液之流動性質(流速)及溫度之構件。作業系統可包含從一液體供應源延伸至一噴嘴之一個或多個第一流速控制區段,其等包含(但不限於)一泵或閥。流速控制區段之操作區段可連接至蝕刻控制器401之輸出側,以便控制供應至噴嘴之蝕刻劑溶液之流速。此外,其他控制機構可用於控制蝕刻劑溶液之濃度。蝕刻劑之濃度之控制係一種用於控制一給定晶圓之總蝕刻速率及蝕刻製程之方法。
根據本發明之一態樣,濕蝕刻裝置400包含一結束點偵測器件500。一例示性結束點偵測器件500包含一光發射器510(例如,一高強度白色光發射器)及一光偵測器520(例如,電荷耦合器件(CCD)偵測器)。將瞭解,光發射器510可取決於其中其使用之特定應用而具有不同構造且在一實施例中,光發射器係具有一紅色濾光器之一高強度白色光發射器。在下文中更詳細地描述結束點偵測器件500之操作;但是,器件500回應於一計算器件(諸如蝕刻控制器401或計算器件170)且發光器件510將光(例如,白色光)發射至濕蝕刻站220中之特定晶圓之表面之至少一部分上。光偵測器520(例如,CCD偵測器)偵測由特定晶圓之部分反射之光且如本文進一步描述,CCD偵測器520將偵測之光資訊傳輸至之一製程控制系統。如本文所描述,結束點偵測器件500有利地由本發明採用以使通孔材料暴露至一精確及均勻深度。將瞭解,器件500並不限於由以上設備零件形成,而是一般而言,係一基於光學器件之系統,其中光特性經分析以判定基板之一性質或條 件。
第四及第五站230、240
在晶圓於蝕刻站220經受處理之後,接著在一個或多個晶圓清洗站清洗晶圓。圖3展示兩個相異清洗站230、240;但是,此僅僅表示一實施例且將瞭解,可使用一單一清洗站。在此構造中,一單一清洗站可仍採用一個或多個不同清洗技術來用於清洗晶圓。
如圖6A中所示,清洗站230可具有一晶圓清洗裝置1600(擦洗或刷盒類型之晶圓清洗裝置),其中在晶圓上施配一清洗溶液之同時,擦洗晶圓以移除較大殘餘粒子及蝕刻殘餘物。更明確言之,晶圓清洗裝置1600可包含一室(封圍體)1610,其包含設備且包含清洗製程中使用之注入清洗溶液。因此,室至少部分係一密封環境且可包含一晶圓擦洗器件1615,其包括用於支撐待清洗之一晶圓之一卡盤1620(例如,自旋、旋轉卡盤)。晶圓擦洗器件亦包括一刷機構,其包含用於擦洗晶圓之一個或多個刷1630。刷機構亦包含用於使刷旋轉之一驅動機構1640,用於夾鉗及鬆開刷之一夾鉗機構及用於根據一個或多個受控方向(例如,徑向)跨晶圓之表面驅動刷之一馬達。
在一例示性擦洗製程期間,期望在自旋晶圓之兩個表面導向水流或清洗溶液流以洗掉微粒。此通常藉由提供定位於晶圓之上及/或之下之噴射噴嘴1650完成。噴射噴嘴較佳地透過供應導管連接至純水或清洗溶液之一源。水或清洗溶液之流速可由一泵及閥配置(未展示)控制,該泵及閥配置繼而由一清洗控制器1601(其為本文描述之總製程控制系統之部件)控制。或者,一加壓流體源可用於提供流體流。
清洗站240可為位於接近於清洗站230處之一實體上不同之站且具有其中晶圓受到不同於清洗站230中採用之清洗製程之清洗製程之一類型。清洗站240可被認作一最後清洗站。如上文提及,第一清洗步驟涉及一擦洗製程,其主要移除較大粒子及殘餘蝕刻劑。晶圓可在 濕的情況下從第一清洗站230轉移至最後清洗站240。
如圖6B中所示,類似於清洗站230,最後清洗裝置1700可呈一室1710之形式且包含將一高速噴射物施配至晶圓上之一個或多個臂1740及噴嘴1750及/或使用一超高頻音波清洗裝置1780以用於從晶圓表面移除小粒子。此外,站240可包含在最後清洗製程結束時使晶圓乾燥之一乾燥裝置1790。
使用系統100之濕蝕刻製程
圖7A係繪示用於與執行一濕蝕刻製程之系統100一起使用之一製程控制系統700之一例示性組態之一高階圖。在一配置中,製程控制系統由包含一製程控制器705之一個或多個計算器件組成。應理解,製程控制器705可實際上係能夠體現本文描述之系統及/或方法之任何計算器件及/或資料處理裝置。
製程控制器705可經組態以與系統100之多種電腦受控之組件通信,該等組件包含第一站200、第二站210、第三站220、第四站230、第五站240及與其等關聯之電腦受控之器件或控制器(包含(但不限於)晶圓轉移器件300、FOUP裝載口160、成像器件600、蝕刻控制器401、結束點偵測器件500及將電子資訊傳輸至多種組件且從多種組件接收電子資訊之清洗控制器1601)。
應注意,雖然圖7A關於一製程控制器705描繪製程控制系統700,但是應理解,任何數量之製程控制器可以本文所描述之方式與製程控制系統700及系統100之構成之電腦受控組件互動。應進一步理解,雖然包含(但不限於)電腦終端機170、製程控制器705、第一站200、第二站210、第三站220、第四站230、第五站240及與其等關聯之電腦受控器件或控制器(包含(但不限於)晶圓轉移器件300、FOUP裝載口160、成像器件600、蝕刻控制器401、結束點偵測器件500及清洗控制器1601)之本文參考之多種計算器件及機器在本文中稱作個別/單 一器件及/或機器,但是在某些實施方案中,可(諸如)經由熟悉此項技術者所知之一直接連接或網路連接跨任何數量之器件及/或機器配置或以別的方式採用參考之器件及機器與其等關聯及/或伴隨之操作、特徵及/或功能性。
圖7B係繪示用於執行一濕蝕刻製程之系統100之製程控制器705之一例示性組態之一方塊圖。製程控制器包含用於實現系統之操作之多種硬體及軟體組件,其等包含一處理器710、記憶體720、顯示器740、儲存器790及一通信介面750。處理器710用於執行可載入至記憶體720中之軟體指令。處理器710可取決於特定實施方案而為許多處理器、一多處理器核心或一些其他類型之處理器。
較佳的是,記憶體720及/或儲存器790可由處理器710存取,藉此可使處理器接收及執行儲存於上記憶體及/或儲存器上之指令。記憶體可為(例如)一隨機存取記憶體(RAM)或任何其他適合揮發性或非揮發性電腦可讀儲存媒體。此外,記憶體可為固定或可卸除式。儲存器790可取決於特定實施方案而呈現多種形式。例如,儲存器可包含一個或多個組件或器件,諸如一硬碟機、一快閃記憶體、一可重寫光碟、一可重寫磁帶或以上之一些組合。儲存器亦可為固定或可卸除式。
一個或多個軟體模組730編碼於儲存器790中及/或記憶體720中。軟體模組可包括具有處理器710中執行之電腦程式碼或一組指令之一個或多個軟體程式或應用程式。可以一個或多個程式化語言之任何組合編寫用於執行本文揭示之系統及方法之態樣之操作之此等電腦程式碼或指令。程式碼可作為一單獨軟體套件完全在製程控制器705上執行,部分在製程控制器上執行或完全在另一計算/器件上或部分在另一遠端計算/器件上執行。在後者分析藍本中,遠端計算器件可透過包含一區域網路(LAN)或一廣域網路(WAN)之任何類型之直接電子連 接或網路連接至製程控制器,或可實現連接至一外部電腦(例如,透過利用一網際網路服務業者之網際網路)。
較佳的是,其中軟體模組730係由處理器710執行之一成像模組770、一結束點偵測模組772、一蝕刻配方模組774、一清洗控制模組776及一資料庫模組778與顯示模組780。在軟體模組730之執行期間,處理器組態製程控制器705以如下文將更詳細描述,執行與用於執行一濕蝕刻製程之系統100有關之多種操作。
亦可以說,軟體模組730及一個或多個電腦可讀儲存器件(諸如記憶體720及/或儲存器790)之程式碼形成如一般技術者所知,根據本發明製造及/或散佈之一電腦程式產品。
應理解,在一些說明性實施例中,一個或多個軟體模組730可經由通信介面750從另一器件或系統經由一網路下載至儲存器790來用於在系統100內使用。此外,應注意,如下文更詳細討論,與本系統及方法之操作有關之其他資訊及/或資料(諸如資料庫785)亦可儲存於儲存器上。
亦較佳的是,儲存於儲存器790上的是資料庫785。如將在下文更詳細描述,資料庫包含及/或維持遍及系統100之多種操作利用之多種資料項及元素。儲存於資料庫中之資訊可包含(但不限於)將在本文中更詳細描述之參數調整演算法、配方、化學混合物細節、設定點、設定、警報、製程變數之實際值及由製程控制器收集及分析之歷史資料(例如,批量記錄、基板厚度量測資訊、通孔深度量測資訊)。應注意,雖然資料庫描繪為本端地組態至製程控制器705,但是在一些實施方案中,資料庫及/或儲存於其中之多種資料元素可遠端地定位(諸如在一遠端計算器件或伺服器上一未展示)且透過一網路或以一般技術者所知之方式連接至製程控制器。
一介面715亦操作地連接至處理器710。如將在電子計算器件之 技術中所理解,介面可為一個或多個(若干)輸入器件,諸如(若干)開關、(若干)按鈕、(若干)按鍵、一觸控螢幕、麥克風等等。介面用於有利於從使用者捕捉命令(諸如接通-斷開命令或與系統100之操作有關之設定)。
顯示器740亦操作地連接至處理器710。顯示器包含一螢幕或可使使用者觀看與系統100之操作有關之資訊(包含控制設定、命令提示及由系統100之多種組件收集且提供至製程控制器之資料)之任何其他此呈現器件。舉例而言,顯示器可為一數位顯示器,諸如一點矩陣顯示器或其他二維顯示器。
進一步舉例而言,介面及顯示器可整合至一觸控螢幕顯示器。相應地,螢幕用於展示一圖形使用者介面,其可顯示多種資料且提供包含容許藉由使用者之資訊之鍵入之欄位之「形式」。在對應於一圖形使用者介面之顯示之位置觸摸該觸控螢幕容許個人與器件互動以鍵入資料、改變設定、控制功能等等。所以,當觸摸該觸控螢幕時,介面將此改變傳達至處理器,且設定可改變或使用者鍵入之資訊可捕捉且儲存於記憶體中。
音訊輸出760亦操作地連接至處理器710。音訊輸出可為任何類型之揚聲器系統,其經組態以如一般技術者將理解般,播放電子音訊檔案或產生音訊音調。音訊輸出可整合至製程控制器705或在製程控制器705之外部。
通信介面750亦操作地連接至處理器710且可為實現製程控制器705與外部器件、機器及/或元件(包含[機器人、成像器件、蝕刻控制器、清洗控制器、化學控制器])之間之通信之任何介面。較佳的是,通信介面包含(但不限於)乙太網、IEEE 1394、並行、PS/2、串列、USB、VGA、DVI、SCSI、HDMI、一網路介面卡(NIC)、一整合網路介面、一射頻發射器/接收器(例如,藍芽、蜂巢式、NFC)、一衛星通 信發射器/接收器、一紅外線埠及/或用於將製程控制器705連接至其他計算器件及/或通信網路(諸如私有網路及網際網路)之任何其他此等介面。此等連接可包含一有線連接(例如,使用RS232標準)或一無線連接(例如,使用802.11標準),但應理解,通信介面可實際上為實現至製程控制器705之通信/從製程控制器705之通信之任何介面。
在用於執行一濕蝕刻製程之系統100之操作期間之多種點,製程控制器705可與一個或多個計算器件(例如,用於如本文進一步更詳細所描述般操作多種處理站及構成之器件之計算器件)通信。此等計算器件可將資料傳輸至製程控制器705及/或從製程控制器705接收資料且在彼此之間傳輸及/或接收資料,藉此如下文更詳細地描述般,較佳地起始維持及/或增強系統100之操作。
將參考如下文連同圖7、圖8、圖9A至圖9I及圖10、圖11所描述之用於使TSV暴露之製程進一步瞭解用於執行一濕蝕刻製程之系統100及上文描述之多種元件與組件之操作。
圖8係繪示根據本發明之一實施例之用於使用系統100蝕刻晶圓之一製程流程800之一流程圖。應理解,例示性製程可執行於後研磨TSV基板(即,晶圓)上,其中歸因於一層過度負擔,TSV並非暴露於基板之頂部表面上。而且,利用一黏著層將基板之底部表面安裝至一載體,該黏著層可因不同之基板而在厚度上改變。但是,應理解,如熟悉此項技術者將理解,因為例示性製程可操作於替代載體組態及非載體組態中之基板上,所以基板並不限於此特定載體組態。例示性製程提供專用度量以判定過度負擔之厚度且使用系統100濕蝕刻基板以使TSV暴露至一所要深度及基板表面均勻性。雖然一般針對TSV基板討論製程流程,但是應理解,例示性製程可執行於非TSV基板上且提供專用度量以判定基板之厚度且使用系統100將非TSV基板濕蝕刻至一所要厚度及基板表面均勻性。
在製程區塊810中,系統100量測一特定基板之厚度。在製程區塊820中,系統根據製程區塊810中獲取之厚度量測計算特定基板之蝕刻深度及徑向厚度。在製程區塊830中,系統產生特定基板之一蝕刻配方以達成特定基板之所要蝕刻輪廓。在製程區塊840中,系統根據蝕刻配方蝕刻特定基板。如本文進一步描述,在製程區塊840中蝕刻特定基板之步驟可進一步併入一結束點偵測製程。在製程區塊850中,系統清洗基板以移除任何殘餘粒子、離子及蝕刻劑。在製程區塊860中,系統量測特定基板之厚度且將厚度量測提供至製程控制器以分析基板之實體性質,評估蝕刻配方之效能且相應地調整經受製程流程800之隨後基板之蝕刻配方。
將連同圖7A至圖7B、圖8、圖9A至圖9I及圖10至圖11進一步詳細地描述各個製程方塊中遵循之特定步驟。應瞭解,可執行比圖中展示及本文中所描述之操作更多或更少之操作。此等操作亦可以不同於本文描述之順序之順序執行,組合為多步驟製程或分為子例行製程。在系統100之背景內容中描述步驟,但步驟之實踐並不限於如圖1至圖7中所描述之系統100之例示性組態。
製程開始於區塊/步驟810,其中執行較佳地包含成像模組770之一個或多個軟體模組730之處理器710組態製程控制器705以使得成像器件收集一特定基板之厚度資訊。圖9A描繪在顯露TSV之前基板910之一例示性後研磨TSV基板910之一截面。基板包含一頂部表面912、藉由黏著層918安裝至一載體916之一底部表面914及遍及基板910間隔之TSV 915。研磨製程留下一層過度負擔920(例如,TSV上之基板材料),其可在厚度上改變(即,在邊緣處較厚,跨基板均勻或在基板之中心比在邊緣處厚)(在基板厚度差異內)。同樣地,在不同基板之基礎上(不同基板厚度差異)可存在TSV上之基板材料之高度上之差值。TSV上之層中之此等差值可大於暴露之通孔之高度上之可容許差值。 此外,黏著層亦可在厚度及均勻性上改變而顯現在判定頂部矽基板中,通孔端上剩餘之材料之厚度及均勻性方面無效之外部量測。圖9A亦描繪一例示性後蝕刻TSV基板之一截面。
成像器件藉由光學地掃描基板量測表面上基板之實際厚度。光學地掃描基板以判定厚度資訊(其可包含基板之厚度、總厚度差異(TTV,其表示基板上量測之最小厚度與最大厚度之間之差值)、基板平坦度(例如,晶圓彎曲度)、表面粗糙度且以別的方式分析一基板之外形)之多種方法為熟悉此項技術者所知且適合於在本發明中使用。較佳的是,成像器件600掃描基板之表面之一代表性樣本且收集厚度資訊(較佳地包含代表性樣本上之基板厚度)且將厚度資訊傳輸至製程控制器705。樣本大小(基板表面上收集之資料點之數量)可取決於由所處理之基板之應用所需要之細節度調整,且範圍可介於整個表面之一詳細掃描至表面上之僅少許資料點之間。更明確言之,厚度量測可在基板上之多個不同位置收集,且該等量測可用於依據兩個資料點之間之距離在中間位置處內插厚度。換言之,本發明之軟體可執行用於產生此等量測之一插值操作。
執行一個或多個軟體模組730(較佳地包含成像模組770或資料庫模組778)之處理器710亦可組態製程控制器705以將厚度資訊記錄至儲存器790或記憶體720以用於進一步處理,如本文進一步描述。
接著在步驟820,執行一個或多個軟體模組730(較佳地包含基板厚度模組770)之處理器710組態製程控制器705以判定特定基板之徑向厚度及蝕刻深度以識別在基板較厚或較薄(例如,邊緣重、均勻或中心重)之情況下之特定基板之表面之徑向界定區域及將在一給定半徑處移除之材料量。
徑向厚度係一給定半徑處之基板之平均厚度。類似地,特定基板之表面均勻性係徑向厚度如何跨晶圓之表面改變之一量測。徑向厚 度用於識別厚度上之徑向相依性非均勻性,即,在基板之表面上之哪些徑向區域處,相比於其他區域,必須移除較多過度負擔。徑向厚度之計算可根據一演算法,其係在步驟810處在基板之一給定半徑周圍量測之特定基板之平均厚度之一函數。圖9B展示可由製程控制器產生且由顯示器740顯示之一例示性基板之徑向厚度之一圖形表示或環形圖之一螢幕快照。圖9C描繪例示性基板之表面上之實際厚度之一圖形表示或表面圖。
蝕刻深度係將從基板之表面移除之材料之所期望深度。可取決於基板之類型及基板之意欲應用而改變判定蝕刻深度之方法。
在蝕刻基板以顯露TSV之案例中,蝕刻深度係基板之頂部表面與TSV之頂部之間之過度負擔之厚度。此外,蝕刻深度亦可為顯露之TSV之所期望高度(TSV顯露高度)之一函數。較佳的是,根據從徑向厚度減去TSV之一參考高度及所要TSV顯露高度之一演算法針對特定基板之表面上之徑向位置之一樣本判定蝕刻深度。相應地,蝕刻深度係半徑之一函數且可經調整以在過度負擔厚度上最小化徑向相依非均勻性。
可從特定基板之製造商獲得特定基板中之TSV之參考高度。替代地或此外,參考高度亦可為一個或多個蝕刻基板之TSV之實際高度之量測之一函數。
在蝕刻非TSV基板之案例中(例如,一晶圓薄化製程),可依據徑向厚度及其他厚度相關資訊(包含TTV(總厚度差異))計算蝕刻深度。相應地,蝕刻深度可經調整以改進蝕刻之非TSV基板之總厚度均勻性、表面均勻性。
接著在步驟830,執行較佳地包含蝕刻配方模組774之一個或多個軟體模組730之處理器710可組態製程控制器705以產生特定基板之一蝕刻配方,該蝕刻配方可由蝕刻裝置400執行以蝕刻特定基板來獲 得所要蝕刻輪廓。
一般而言,蝕刻輪廓包含如步驟820中所判定之蝕刻深度。蝕刻輪廓亦可包含需要對特定基板作出以達成包含(但不限於)表面粗糙度之所期望實體特性之其他改變。相應地,蝕刻輪廓係處理基板之應用相依性實體特性(舉例而言且並非作出限制,所期望表面粗糙度、所期望TSV顯露高度、所期望基板厚度)之一函數且亦為包含通孔深度及徑向厚度之特定基板之實際實體特性之一函數。
例如,關於表面粗糙度,在比如金屬沈積應用中,一微小表面粗糙度可改進黏著性,但在基板接合應用中,需要一非常光滑之表面。
根據係特定基板之蝕刻輪廓之一函數之一演算法產生蝕刻配方。蝕刻配方由與應移除材料及移除材料量之特定基板之表面上之徑向位置有關之各種單一晶圓濕蝕刻製程控制參數組成,以便達成所要蝕刻輪廓。
各種參數可經調整以控制蝕刻集中之基板之表面上之徑向位置(包含(但不限於)將化學蝕刻劑施配至基板上之蝕刻工具430(亦稱作臂)及噴嘴435之徑向位置)、臂掃描速度、加速度、減速度及噴嘴高度。應理解,在一特定徑向位置將一蝕刻劑施配至一基板上大致上使蝕刻製程局部化至基板之該特定半徑且因而,臂及噴嘴之位置及移動控制蝕刻之位置。臂掃描速度係施配化學蝕刻劑之臂及噴嘴從基板上之一位置移動至另一位置之速度,且加速度及減速度係隨著一段時間推移臂掃描速度之變化率,且噴嘴高度係噴嘴與基板之間之距離。
可經調整以控制蝕刻速率(即,化學地移除基板材料之速率)之參數包含(但不限於)基板之自旋速度,化學蝕刻劑之濃度,化學蝕刻劑之溫度及停留時間。自旋速度係化學蝕刻劑沈積於基板表面上時,卡盤420及其上之基板自旋之速度。圖9D係依據化學蝕刻劑之溫度及自 旋速度之矽蝕刻速率之一例示性圖且繪示蝕刻速率及溫度與自旋速度之間之關係。
化學蝕刻劑濃度係用於化學地移除基板之頂部表面之化學蝕刻劑之濃度。因為對比於導體(諸如銅)及絕緣體(諸如氧化矽),選擇性蝕刻矽之矽TSV基板之性質,KOH(氫氧化鉀)係通常用於蝕刻矽TSV基板之一例示性蝕刻劑。圖9E描繪繪製KOH濃度與矽蝕刻速率之關係之一例示性圖。
可經調整以控制蝕刻均勻性(即,所得基板之徑向厚度之均勻性)之參數包含(但不限於)基板之自旋速度及在徑向上沈積化學蝕刻劑之臂之停留時間;蝕刻之基板之位置。
停留時間係噴嘴正在基板之一特定徑向部分上施配蝕刻劑之時間量。在基板之一特定半徑處增加停留時間使得在該半徑處更多地蝕刻基板。可藉由調整上文討論之製程參數(諸如臂掃描速度、加速度及卡盤之自旋速度)控制停留時間。更明確言之,歸因於在蝕刻製程期間在卡盤上自旋之基板之圓形形狀,相比於基板之邊緣,需要較少時間來沈積蝕刻基板之中心所必需之化學蝕刻劑且因而,臂之速度,基板上一徑向位置與另一徑向位置之間之加速度/減速度經調整以改變在一特定位置施配蝕刻劑之時間量。圖9F係依據與基板之中心之距離繪製臂掃描速度以在基板之整個表面上達成一均勻停留時間之一例示性圖且繪示可用於達成均勻停留一時間之雙曲線運動輪廓。如將由熟悉此項技術者所理解,所繪示之例示性雙曲線運動輪廓為臂掃描速度及加速度之改變提供基礎以改變基板之一特定位置上之停留時間。
可經調整以控制蝕刻表面粗糙度之參數包含(但不限於)化學蝕刻劑之溫度及化學蝕刻劑至基板上之流速。圖9G描述依據一矽TSV基板蝕刻之流速及溫度繪製表面粗糙度之一例示性圖,且繪示表面粗糙度與流速及溫度之成比例關係。
返回至圖8,在特定步驟830中,執行較佳地包含蝕刻配方模組774之一個或多個軟體模組730之處理器可組態製程控制器705以定義一個或多個前述參數,其等控制蝕刻位置、表面粗糙度、蝕刻速率、停留時間及表面均勻性以產生一蝕刻配方來選擇性蝕刻特定基板之表面上之多種徑向位置中之過度負擔而達成所要蝕刻深度、徑向厚度及表面粗糙度。應理解,參數可依據蝕刻位置或其他變數定義且因此係整個蝕刻製程過程之變數。例如,在具有一徑向厚度(即厚邊緣)之一基板中,可在基板之邊緣附近增加停留時間,且可減少自旋速度以在邊緣達成一更大蝕刻深度。
此外,蝕刻配方可包含一蝕刻持續時間。蝕刻持續時間係對特定基板執行蝕刻製程之時間量且可改變以控制在蝕刻製程期間移除之材料量。對一基板執行一給定蝕刻配方越長,移除更多基板且因而,減少總厚度。
接著在步驟840,執行較佳地包含蝕刻配方模組774之一個或多個軟體模組730之處理器710可組態製程控制器705以使得蝕刻裝置400根據蝕刻配方蝕刻基板。
接著在步驟850,執行較佳地包含清洗模組776之一個或多個軟體模組730之處理器710可組態製程控制器705以使得基板清洗裝置1600清洗基板以從基板之表面消除殘餘蝕刻劑及其他粒子。清洗製程可包含使用一個或多個刷1630之一刷擦洗及一清洗溶液從噴嘴1650之沈積。此外,製程控制器可使得基板清洗裝置1700執行一最後清洗製程以使用一個或多個噴嘴1750來將一高速噴射物之清洗溶液施配至特定基板上及/或使用一超高頻音波清洗裝置1780而從基板表面移除小粒子。此外,最後清洗步驟可包含在最後清洗製程結束時時晶圓乾燥之一乾燥裝置1790。
例如,在一矽TSV基板之一KOH蝕刻之後,基於殘餘鉀之粒子及 鉀離子保留於基板之表面上且將導致基板表面之電性質之一改變,若其等不移除,則將導致產率損耗。相應地,基板經清洗以最小化殘餘粒子、離子及蝕刻劑之量。圖9H描繪具有顯露之TSV及清洗步驟之前之殘餘粒子及離子之一例示性基板之一掃描電子顯微影像。圖9I描繪清洗步驟之後無殘餘粒子及離子之具有顯露之TSV之一例示性基板之一掃描電子顯微影像。
接著在步驟860,執行較佳地包含成像模組770之一個或多個軟體模組730之處理器710可組態製程控制器705以使得成像器件600如針對步驟810所討論般量測特定基板之厚度且將厚度資訊傳輸至製程控制器705。
接著返回步驟820且在步驟820之促進中,執行較佳地包含蝕刻配方模組774之一個或多個軟體模組730之處理器710可組態製程控制器705以分析步驟860處獲得之厚度資訊來調整隨後基板之蝕刻輪廓及/或蝕刻配方以根據揭示之實施例經歷蝕刻製程。更明確言之,製程控制器可比較後處理厚度資訊與預處理厚度資訊以判定由蝕刻裝置400執行之蝕刻配方是否成功地在所期望位置及在所期望蝕刻速率下蝕刻所期望量之基板且導致具有包含表面均勻性之所期望實體特性之一處理基板。此外,關於通孔之實際高度之資訊可用於如上文所討論般調整參考通孔高度。如針對步驟830所討論,取決於蝕刻速率及厚度資訊,製程控制器可調整隨後基板之蝕刻配方或調整參數以維持一致蝕刻環境,諸如如熟悉此項技術者所理解,恢復化學蝕刻劑之濃度及調整化學蝕刻劑溫度。
相應地,執行製程流程800之系統100提供一完全自動化之製造等級,解決方案為:使用專業度量以即時產生蝕刻配方,該等蝕刻配方針對蝕刻之各個基板且基於先前蝕刻之基板特別定製;且使用一單一晶圓濕蝕刻裝置蝕刻基板。結果,系統可達成一精確蝕刻深度、表 面均勻性且大致上產生較高品質基板,最小化廢料且實現與一單一晶圓濕蝕刻製程關聯之優點。
如上文提及,量測步驟及蝕刻步驟全部執行為由位於一單一外殼內之互補器件界定之一整合系統之部件。
根據本發明之又一顯著態樣,針對步驟840描述之蝕刻製程可包含一結束點偵測器件500,其用於更準確地判定TSV所暴露之點且更準確地控制蝕刻製程之長度(持續時間)及TSV之暴露高度。如上文所討論,蝕刻器件400可包含為一原位製程監測系統之一結束點偵測器件500,該原位製程監測系統較佳地包含一光發射器510及一電荷耦合器件(CCD)光偵測器(或其他類型之偵測器)520。較佳地為一高強度光發射器之發射器在蝕刻室410內,基板經歷蝕刻製程時,在基板之至少一部分上發射光且CCD偵測基板上反射回之光。一般而言,基板表面上反射回且由CCD收集之光之本質(光訊符)將取決於表面之組合物而改變。相應地,由具有一過度負擔之一基板表面反射之光將具有不同於由具有顯露之TSV之一基板反射之光之性質或光訊符。製程監測系統(例如,製程控制器705及類似物)監測偵測之光訊符以識別光訊符可與用於具有顯露之TSV之一基板之一參考訊符比較之點。換言之,偵測之光訊符經分析以判定基板何時具有指示有顯露之TSV之一基板之一偵測之光訊符,藉此指示蝕刻製程完成或幾乎完成或存在顯露之TSV。
現在轉向至圖10,一流程圖繪示根據本文揭示之至少一實施例之用於偵測其中在濕蝕刻製程步驟840期間TSV顯露之點之一例行製程1000。應瞭解,可執行比圖中所示及本文中所描述之操作更多或更少之操作。亦可以不同於本文描述之順序之一順序執行此等操作。
製程開始於步驟1005,其中執行較佳地包含結束點偵測模組772之一個或多個軟體模組730之處理器710組態製程控制器705以使得光 發射器510將光發射至特定基板之表面之至少一部份(樣本區域)上且使得光偵測器520偵測由特定基板之部分反射之光之色彩。較佳的是,光偵測器係一CCD偵測器,但可使用其他替代光偵測器。如本文進一步描述,偵測器將偵測之反射光資訊傳輸至製程控制器。當蝕刻基板以顯露TSV時,不足之光在周圍光下,於製程結束時由較短、較薄之暴露之TSV反射。根據揭示之實施例之顯著態樣,高強度LED及/或彩色高強度光在基板處導向以增強由基板反射之光訊符。光訊符包含由製程控制器偵測及監測之一個或多個特定波長之光之強度。例如,在偵測一矽晶圓中之TSV之顯露點中,光訊符可包含三個波長之光(藍色、紅色及綠色)。發射器及/或偵測器可包含調整發射及/或偵測之光之特性之一個或多個濾光器(諸如紅色濾光器)。由結束點偵測器件監測之特定基板之樣本區域可為表面上之一個或多個點且可在預設條件下由製程控制器定義或由使用者定義。複數個點可各對應於CCD偵測器之一個或多個像素且偵測之反射光可經平均以減少歸因於來自基板上之流體層之雜訊及畸變所致之差異。平均化強度資訊可藉由製程控制器記錄且亦可繪製於一圖表上且顯示於顯示器上。
接著在步驟1010,執行較佳地包含結束點偵測模組772之一個或多個軟體模組730之處理器710組態製程控制器705以分析由CCD偵測器偵測之光資訊以比較蝕刻之特定基板之如由CCD偵測之光訊符與參考光訊符。
應理解,在蝕刻特定基板及/或隨後基板之前之一些點,執行較佳地包含結束點偵測模組之一個或多個軟體模組之處理器可組態製程控制器以藉由在一設定持續時間內蝕刻一參考基板且在蝕刻製程期間之指定時間間隔分析由CCD收集之資訊之訊框來判定一參考光強度且計算各個訊框處之三個波長之光(藍色、紅色及綠色)之強度且在知道TSV顯露時,記下三個波長之光之強度。製程控制器亦可隨著時間推 移繪製參考基板之光強度資料且將圖顯示給一技術員。如熟悉此項技術者將理解,倘若隨後基板具有類似實體性質(例如,基板組合物及大小與TSV組合物及大小),則對於處理之隨後基板,光訊符上之改變應類似。亦應理解,光訊符之特定改變速率可取決於特定蝕刻配方而改變。
關於在蝕刻特定基板及隨後基板時,判定結束點,製程控制器可藉由在蝕刻製程期間之指定時間間隔分析由CCD收集之反射光強度資訊之訊框來偵測何時到達顯露點且計算各個訊框處之三個波長之光(藍色、紅色及綠色)之強度且比較光強度資訊與從參考基板獲得之參考光強度資訊。當特定基板之光強度資訊對應於參考光強度資訊時,製程控制器可結束蝕刻製程或開始過蝕刻階段。
基於光強度資料、蝕刻速率及參考基板之最初及最後厚度資訊,系統可調整隨後基板之蝕刻配方(如針對製程流程800所描述般)及其他參數,該等參數包含(但不限於)設定一最小持續時間、一最大持續時間、TSV所顯露之點之光強度及蝕刻製程之結束點。結束點可依據秒或製程時間之百分比定義為一過蝕刻持續時間(例如,在偵測顯露點之後應繼續多長蝕刻製程)以將TSV顯露至一所要高度。
例如,當處理一參考基板時,蝕刻速率識別為2um/min且當首次顯露TSV時,光強度偵測為一第一值。假設一隨後基板之平均蝕刻深度係10um(因為可存在如上文所描述之徑向厚度差異,所以依據平均蝕刻深度討論此簡化實例)且所要TSV顯露高度係2um,系統可基於參考蝕刻速率及蝕刻深度判定隨後處理之蝕刻時間應大約為5分鐘。當蝕刻隨後基板時,一旦CCD偵測具有第一值之一光強度(目標光強度),顯露點被偵測且結束點設定為具有1分鐘之一過蝕刻時間以達成一2um之顯露之TSV高度。
圖11描繪根據一揭示之實施例之光強度資料相對一TSV顯露製程 之持續時間之一例示性圖。圖描繪用於先前蝕刻之一參考基板之紅色1110、藍色1112及綠色1114波長之光之光強度資料。該強度資料係針對蝕刻製程之持續時間而描繪。在此實例中,圖描繪在參考晶圓之顯露點1132處,在大約t=530時之光強度及在結束點1130處,在大約t=721時之光強度。此結束點包含使通孔之一部分暴露之時間。圖亦描繪用於已根據從參考晶圓收集之光強度資料使用結束點偵測蝕刻之一特定基板之紅色1120、藍色1122及綠色1124波長之光之光強度資料之一圖。圖展示在此特定例示性處理中,特定基板之顯露點1140(特定基板之光訊符與參考顯露點1132處之訊符匹配之點)發生於t=457時。此外,基於顯露點1140及蝕刻速率與所要過蝕刻,特定基板之實際結束點發生於t=650時。
相應地,包含單一晶圓濕蝕刻裝置400(其包含一結束點偵測器件500且實施用於偵測其中TSV顯露之點之例行製程1000)之系統100提供一自動化解決方案以精確地控制TSV顯露高度且根據關於先前蝕刻之晶圓之回饋即時調整蝕刻配方參數。相應地,系統導致較高品質之處理基板,最小化廢料且實現一般與一單一晶圓濕蝕刻製程關聯之優點。雖然已關於製程流程800描述併入結束點偵測之濕蝕刻步驟,但是應理解,可在不存在製程流程800之一個或多個其他步驟下執行具有結束點偵測之單一晶圓濕蝕刻。
應理解,在針對圖8討論之各個製程步驟之間,執行一個或多個軟體模組730之處理器710組態製程控制器705以使得晶圓轉移器件300在執行製程步驟之多種站之間移動特定晶圓。
較佳的是,遍及製程流程800及/或例行製程1000之執行,多種資訊及資料由系統100之組件收集,該等組件包含(但不限於)製程控制器705、第一站200、第二站210、第三站220、第四站230、第五站240及與其等關聯之電腦受控之器件或控制器(包含(但不限於)晶圓轉移器 件300、FOUP裝載口160、成像器件600、蝕刻控制器401、結束點偵測器件500及清洗控制器1601)。執行包含資料庫模組778及顯示模組780之一個或多個軟體模組730之處理器710可組態製程控制器705以從系統100之多種組件收集資料之至少一部分,將收集之資料儲存於儲存器790及/或記憶體720中。此外,如由熟悉此項技術者將瞭解,製程控制器可以原始形式或操縱形式(諸如一圖形表示)在顯示器740上顯示資料。
值此之際,應注意,雖然大多數前面描述已針對一種用於執行一濕蝕刻製程之系統及用於濕蝕刻基板以顯露TSV之方法,但是可類似地在遠遠超出參考之分析藍本之外之分析藍本、情形及設定中部署及/或實施本文揭示之系統及方法。易於瞭解,可實際上在其中一基板將在一單一晶圓濕蝕刻站中蝕刻至一所要表面均勻性及厚度之任何分析藍本中有效地採用用於執行一濕蝕刻製程之系統。
應理解,在若干圖中,圖中之相似數字表示相似元件,且對於所有實施例或配置,並不需要參考圖描述及繪示之所有組件及/或步驟。
因此,本發明及方法之說明性實施例及配置提供用於濕蝕刻基板之一系統、製程及電腦實施之控制方法、電腦系統及電腦程式產品。圖中之流程圖及方塊圖繪示根據多種實施例及配置之系統、方法及電腦程式產品之可行性實施方案之架構、功能性及操作。就此點而言,流程圖或方塊圖中之各個方塊(因其係關於一電腦實施例之方法)可表示一模組、片段或編碼之部分,其包括用於實施(若干)指定邏輯功能之一個或多個可執行指令。
亦應注意,在一些替代實施方案中,可不按圖中指出之順序發生方塊中指出之功能。例如,取決於涉及之功能性,連續地展示之兩個方塊可事實上實質上同時執行或有時可以相反之順序執行方塊。亦 應注意,可藉由執行指定功能或動作之基於專用硬體之系統或專用硬體及電腦指令之組合實施方塊圖及/或流程圖說明之各個方塊及方塊圖及/或流程圖說明中之方塊之組合。
本文使用之術語僅為了描述特定實施例之目的且非意欲限制本發明。如本文中使用,除非另有明確指示,否則單數形式「一」(“a”)、「一個」(“an”)及「該」亦意欲包含複數形式。將進一步理解,在本說明書中使用之術語「包括」(“comprises”)及/或(“comprising”)指定陳述之特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在,但並不排除一個或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其等之群組之存在或添加。
再者,本文中使用之用語及術語係為了描述之目的且不應視為限制。「包含」(“including”)、「包括」(“comprising”)或「具有」、「含有」、「涉及」及本文之其等差異之使用意指涵蓋其後所列之項目及其等等效物以及額外項目。
上文描述之標的僅借助於說明提供且不應解釋為限制。可無需依照所繪示及所描述之實例實施例及應用且在不脫離以下申請專利範圍中提出之本發明之真正精神及範疇的情況下,對本文描述之標的物作出許多修改及改變。
100‧‧‧系統
110‧‧‧外殼/櫃
112‧‧‧壁
120‧‧‧中空內部
130‧‧‧門總成
140‧‧‧窗
150‧‧‧接達點
160‧‧‧晶圓保持及裝載器件/裝載口
162‧‧‧門
170‧‧‧電腦終端機/計算器件

Claims (43)

  1. 一種用於使用包含複數個站之一單一晶圓濕蝕刻處理系統濕蝕刻一基板以產生具有一所要最後蝕刻輪廓之一基板之方法,其包括以下步驟:在一量測站量測一特定基板之一最初厚度資訊;根據該最初厚度資訊且根據該所要最後蝕刻輪廓計算用於該特定基板之一蝕刻輪廓;根據該計算之蝕刻輪廓產生該特定基板之一蝕刻配方;且根據該蝕刻配方蝕刻該特定基板以達成該所要最後蝕刻輪廓;其中該複數個站安置於一外殼內且藉由經組態以可控地在站之間移動該基板之一自動化基板轉移器件接達,藉此在該基板經歷蝕刻處理時,容許即時量測該基板。
  2. 如請求項1之方法,其進一步包括在該量測站處針對該特定基板量測最後厚度資訊之步驟。
  3. 如請求項1之方法,其中量測該最初厚度資訊包含光學地掃描該特定基板之一表面上之一個或多個位置且將該一個或多個位置之一偵測之厚度記錄為該最初厚度資訊。
  4. 如請求項1之方法,其中該最初厚度資訊包含在該基板之該表面上之一個或多個徑向位置處之該基板之一厚度。
  5. 如請求項1之方法,其中計算該特定基板之該蝕刻輪廓之該步驟進一步包括計算該特定基板之徑向厚度且根據依據該徑向厚度及該所要最後蝕刻輪廓之一演算法計算蝕刻深度。
  6. 如請求項5之方法,其中亦依據該特定基板內之一個或多個通孔之一參考高度計算該蝕刻深度。
  7. 如請求項1之方法,其中根據係一先前基板之一最後厚度資訊之一函數之一演算法計算該特定基板之該蝕刻輪廓。
  8. 如請求項1之方法,其中產生該蝕刻配方之該步驟包含根據該蝕刻輪廓之一函數之一演算法調整蝕刻參數。
  9. 如請求項8之方法,其中該等蝕刻參數在該蝕刻步驟期間藉由位於該蝕刻站之一濕蝕刻裝置控制該特定基板之蝕刻,該等蝕刻參數包含施配一化學蝕刻劑之一臂及一噴嘴之一位置、一卡盤上之該特定基板之一自旋速度、一臂掃描速度、一臂加速度、該化學蝕刻劑之一濃度、該化學蝕刻劑之一溫度、一停留時間、該化學蝕刻劑之一流速及一蝕刻持續時間。
  10. 如請求項1之方法,其中蝕刻該特定基板之該步驟包含根據該蝕刻配方藉由位於該蝕刻站之一單一晶圓濕蝕刻器件將一化學蝕刻劑施配至該基板之該表面上。
  11. 如請求項1之方法,其進一步包括在蝕刻該基板之後且在基於該量測之最後厚度資訊未達成該所要最後蝕刻輪廓之情況下在該量測站針對該特定基板即時量測最後厚度資訊之該步驟,接著該基板藉由該自動化基板轉移器件傳送回至該蝕刻站。
  12. 如請求項1之方法,其進一步包括清洗該特定基板之步驟,其包含將一清洗溶液施配至該特定基板上且擦洗該特定基板。
  13. 如請求項12之方法,其中該清洗步驟包含將清洗溶液之一噴射物施配至該特定基板上。
  14. 如請求項12之方法,其中該清洗步驟包含以超高頻音波振盪方式清洗該特定基板。
  15. 如請求項1之方法,其中蝕刻該特定基板之該步驟包含使用一結束點偵測器件偵測其中一個或多個TSV顯露之該結束點。
  16. 如請求項1之方法,其中根據係來自一先前基板之該蝕刻速率之 一函數之一演算法計算蝕刻速率。
  17. 一種用於偵測其中使用一單一晶圓濕蝕刻處理系統蝕刻具有TSV之一特定基板之一蝕刻製程之一結束點之方法,該方法包括:(a)將光發射至該特定基板之一表面之至少一樣本區域上;(b)偵測從該表面之該樣本區域離開之該光之一反射;(c)計算該反射之一強度;(d)比較該反射之該強度與指示該等TSV在該特定基板之該表面上顯露之一點之一顯露點的一參考強度;(e)偵測何時該強度對應於該參考強度且藉此識別該蝕刻製程之該顯露點;且(f)鑒於該識別之顯露點且視情況鑒於由一使用者輸入之一過蝕刻持續時間設定該蝕刻製程之一結束點。
  18. 如請求項17之方法,其中對於一最大持續時間或在判定該結束點之前重複步驟(a)至(d)。
  19. 如請求項17之方法,其中使用一彩色高強度光發射該光。
  20. 如請求項17之方法,其中使用一高強度LED發射該光。
  21. 如請求項17之方法,其中使用一CCD偵測器偵測該反射。
  22. 如請求項17之方法,其中偵測該反射強度之該步驟包含偵測三個波長之光之強度。
  23. 如請求項22之方法,其中對於該三個波長之光之各者,計算該反射強度包含對在該樣本區域內之複數個點處偵測之特定波長之強度取平均值。
  24. 如請求項22之方法,其中藉由根據一蝕刻配方在一持續時間內使用單一基板濕處理系統蝕刻具有TSV之一參考基板直至該等TSV顯露來獲得該參考強度。
  25. 如請求項17之方法,其中設定該結束點之步驟包含設定一過蝕 刻持續時間,其中根據一蝕刻速率及一所要TSV顯露高度之一函數之一演算法計算該過蝕刻持續時間。
  26. 如請求項25之方法,其中根據該參考基板之一蝕刻速率之一函數之一演算法來判定該蝕刻速率。
  27. 一種電腦實施之控制系統,其用於在包含一單一晶圓濕蝕刻器件及安置於一外殼內且可由一自動化基板轉移器件接達之一成像器件之一單一晶圓濕蝕刻處理系統中控制一基板之一濕蝕刻製程以產生具有一所要最後蝕刻輪廓之一基板,該控制系統包含一個或多個處理器,其等通信地耦合至該單一晶圓濕蝕刻器件及成像器件且經組態以與一電腦可讀儲存媒體互動且執行儲存於該儲存媒體上之一個或多個軟體模組,該等軟體模組包括:一成像模組,其經組態以使得該成像器件量測該基板之一最初厚度資訊且從該成像器件接收該最初厚度資訊;一基板厚度模組,其經組態以即時計算該基板之一徑向厚度且根據至少該徑向厚度資訊及該所要最後蝕刻輪廓計算該基板之一蝕刻深度;一蝕刻配方模組,其經組態以根據該徑向厚度及該蝕刻深度產生該基板之一蝕刻配方且使得該單一晶圓濕蝕刻器件根據該蝕刻配方蝕刻該基板;其中該成像模組經進一步組態以在藉由蝕刻站蝕刻該基板之後,使得該成像器件即時量測該基板之一最後厚度資訊且從該成像器件接收該最後厚度資訊。
  28. 如請求項27之系統,其中該蝕刻配方模組亦經組態以根據一先前基板之一最後厚度資訊計算該蝕刻配方。
  29. 如請求項27之系統,其中該基板厚度模組亦經組態以根據依據 該徑向厚度及該所要最後蝕刻輪廓之一演算法計算該蝕刻深度。
  30. 如請求項27之系統,其中該基板厚度模組亦經組態以依據該基板內之一個或多個通孔之一參考高度計算該蝕刻深度。
  31. 如請求項27之系統,其進一步包括一清洗模組,該清洗模組經組態以使得一基板清洗裝置清洗該基板。
  32. 一種電腦實施之控制系統,其用於藉由包含一單一晶圓濕蝕刻器件、一光發射器及一光偵測器之一單一晶圓濕蝕刻站判定具有TSV之一基板之一濕蝕刻製程之一結束點,該控制系統包含一個或多個處理器,其等通信地耦合至該單一晶圓濕蝕刻器件、該光發射器及該光偵測器且經組態以與一電腦可讀儲存媒體互動且執行儲存於該儲存媒體上之一個或多個軟體模組,該等軟體模組包括:一結束點偵測模組,其經組態以:(a)使得該光發射器將一光發射至該基板之一表面之至少一樣本區域上;(b)使得該光偵測器偵測從該表面之該樣本區域離開之該光之一反射;(c)計算該反射之一強度且比較該反射之該強度與一參考強度,其中該參考強度指示一顯露點,其中該顯露點係該等TSV在該基板之該表面上顯露之一點;且(d)判定該強度何時對應於該參考強度且鑒於該識別之顯露點且視情況鑒於由一使用者輸入之一過蝕刻持續時間設定該蝕刻製程之一結束點。
  33. 如請求項32之系統,其中該光發射器係一高強度LED。
  34. 如請求項32之系統,其中該光偵測器係一CCD偵測器。
  35. 如請求項32之系統,其中該結束點偵測模組經組態以計算由該光偵測器偵測之三個波長之光之反射之強度。
  36. 如請求項35之系統,其中該結束點偵測模組經組態以根據對於該三個波長之各者,以對該樣本區域內之複數個點處偵測之特定波長之強度取平均值之一演算法來計算該三個波長之光之該強度。
  37. 如請求項32之系統,其中該結束點偵測模組經組態以根據一蝕刻速率及一所要TSV顯露高度之一函數之一演算法計算該過蝕刻持續時間。
  38. 一種用於在一基板上執行一濕蝕刻製程之系統,其包括:一外殼,其包含界定一內部空間之壁;一量測站,其安置於該外殼之該內部空間內,該量測站包含一成像器件,其經組態以即時量測該基板之最初厚度資訊及最後厚度資訊兩者;一蝕刻站,其安置於該外殼之該內部空間內,該蝕刻站包含一單一晶圓濕蝕刻器件;一自動化基板轉移器件,其安置於該外殼之該內部空間內且經組態以在該量測站與該單一晶圓濕蝕刻站之間可控地移動該基板來在該基板經歷該濕蝕刻製程時,容許在該量測站即時執行量測;及一電腦實施之控制系統,其通信地耦合至該蝕刻站、該量測站及該基板轉移器件,其中該控制系統經組態以藉由以下控制該濕蝕刻製程:(1)使得該成像器件量測該基板之該最初厚度資訊;(2)從該成像器件接收該最初厚度資訊;(3)即時計算該基板之一蝕刻配方;(4)使得該單一晶圓濕蝕刻器件根據該蝕刻配方蝕刻該基板;(5)且在蝕刻該基板之後,使得該成像器件量測該 最後厚度資訊;且(6)從該成像器件收集該最後厚度資訊。
  39. 如請求項38之系統,其中該控制系統經組態以依據來自使用該單一晶圓濕蝕刻器件蝕刻之一先前基板之該最初厚度資訊、一目標蝕刻輪廓及一最後厚度資訊即時計算該基板之該蝕刻配方。
  40. 如請求項38之系統,其中該蝕刻站包含一結束點偵測器件,其經組態以偵測該濕蝕刻製程之一結束點。
  41. 如請求項39之系統,其中該結束點偵測器件包含一高強度光發射器及一光偵測器。
  42. 如請求項40之系統,其中該基板包括具有TSV之一基板且該控制系統經組態以偵測具有TSV之該基板之一顯露點。
  43. 如請求項42之系統,其中該結束點偵測器件經組態以:(1)將光發射至該基板之一表面之至少一樣本區域上;(2)偵測從該表面之該樣本區域離開之該光之一反射;(3)計算該反射之一強度;(4)比較該反射之該強度與指示係該等TSV在該特定基板之該表面上顯露之一點之一顯露點的一參考強度;(5)偵測何時該強度對應於該參考強度且藉此識別該蝕刻製程之該顯露點;且(6)鑒於該識別之顯露點且視情況鑒於由一使用者輸入之一過蝕刻持續時間設定該濕蝕刻製程之一結束點。
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