TWI663629B - 滾輪對滾輪晶圓背面顆粒及汙染移除 - Google Patents

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Abstract

本文揭露顆粒清潔組件以及用於清潔之方法。一個範例中，描述一種用於從基板之背側表面移除顆粒的裝置。該裝置包括：腔室主體，具有基板夾持裝置；顆粒清潔製品，定位於該基板支撐表面上方；光學感測裝置，定位在該顆粒清潔製品下方；以及基板定位裝置，將該顆粒清潔製品與基板分開。另一範例中，揭露一種用於從基板移除顆粒的方法。該方法包括將具有處理表面與支撐表面的基板定位在處理腔室中。該基板的至少一部分可被夾持到基板夾持裝置，該基板夾持裝置具有基板支撐表面，而顆粒清潔製品定位於該基板支撐表面上。該基板隨後從該顆粒清潔製品分離，而留下顆粒。

Description

滾輪對滾輪晶圓背面顆粒及汙染移除
本文描述的實施例大體上關於用於從基板或晶圓移除顆粒的設備與方法，更詳言之，關於清潔製品以及將該清潔製品用於化學機械研磨的方法。
自從半導體元件於數十年前初次問世以來，此類元件的幾何特徵(geometry)已在尺寸上劇烈減少。積體電路已大體上遵守兩年/半尺寸定則(常稱為摩爾定律)，該定則稱晶片上裝配的元件數目將會每兩年增為兩倍。現今的晶圓製造廠例行地生產具有0.5微米甚至0.35微米的特徵尺寸的積體電路，而未來的工廠立刻將會生產具有更為小型的幾何特徵的元件。
沉積與處理構成這些半導體元件的材料層之期間，對於諸如顆粒生成與污染的條件標準的改良控制是必須的，以確保沉積的層符合製造商的嚴格規格標準。為了符合這樣小尺度的幾何特徵元件產生的處理需求，用於基材處理裝備的新技術正持續地開發中。例如，隨著元件尺寸變得更小，且積體密度增加，前所未料的議題浮現而成為一項受關注的項目。一種此類議題為背側晶圓污染。
晶圓背側上的顆粒污染已成為尖端微電子製造上的嚴重議題，這有多種理由。一項理由是，晶圓背側上的顆粒可引發交叉污染以及互連件結構中的電接觸失效。
盡量減少晶圓背側顆粒污染的重要性的第二項原因是，與此類污染相關的晶圓平整度的改變。詳言之，晶圓背側上所存在的顆粒可能透過引發晶圓翹曲而影響對微影製程中關鍵尺寸(CD)的控制。次半微米微影術中的焦點深度大約為±0.5μm，且諸如場影像彎曲、電路地形、晶圓平坦度、與自動焦點錯誤之類的因素都減少了可用的焦點餘裕。因此，確保微影製程期間晶圓的平整度變得在獲得嚴謹CD控制上相當有益。
已廣泛地使用電漿增強化學氣相沉積(PECVD)形成的抗反射塗層(ARC)以於光微影處理步驟期間控制CD，這是藉由抑制超過99%的來自基板之反射光而達成。然而，一般而言，已接收ARC膜的晶圓必須大體上經歷額外處理步驟，以在晶圓暴露微影步驟之前移除晶圓背側上的顆粒。
因此，此技術中需要微影製程之前減少晶圓背側上之顆粒污染的方法與設備。
一個實施例中，描述一種從基板移除顆粒的裝置。該裝置包括基板夾持(chucking)裝置，該基板夾持裝置具有基板支撐表面。該裝置可進一步包括供應組件與收取組件。該供應組件與該收取組件裝設成接收顆粒清潔 製品，而具有供該顆粒清潔製品所用的路徑，該顆粒清潔製品位於該基板支撐表面上方且接觸該基板支撐表面。光學感測裝置可定位在該顆粒清潔製品下方。該裝置可進一步具有基板定位裝置，該基板定位裝置裝設成分離該顆粒清潔製品與基板。
另一實施例中，揭露一種用於從基板之背側移除顆粒之方法。該方法可包括，將基板之背側的至少一部分夾持於基板夾持裝置。該基板夾持裝置可具有基板支撐表面與一或多個升舉銷。該基板支撐表面可具有顆粒清潔製品，該顆粒清潔製品定位於該基板支撐表面上，該顆粒清潔製品具有一或多個開口。該基板隨後可從該顆粒清潔製品分離，而至少一部分的該複數個顆粒黏著且轉移到該顆粒清潔製品。在該等顆粒黏著至該顆粒清潔製品的情況下，該顆粒清潔製品可經分度輸送(index)，使得一或多個開口定位於該一或多個升舉銷上方。
另一實施例中，揭露一種從基板移除顆粒的裝置。該裝置可包括基板夾持裝置，該基板夾持裝置具有基板支撐表面與複數個升舉銷。可推進顆粒清潔製品可定位於該基板支撐表面上方，該顆粒清潔製品具有複數個升舉銷開口，該複數個升舉銷開口形成於該顆粒清潔製品中。該裝置可進一步包括光學感測裝置，該光學感測裝置裝設成提供度量(metric)，該度量用於將該顆粒清潔製品定位於該基板夾持裝置上。
100‧‧‧顆粒清潔組件
102‧‧‧腔室主體
104‧‧‧供應組件
106‧‧‧收取組件
108‧‧‧顆粒清潔製品
110‧‧‧平台
112‧‧‧供應滾輪
114‧‧‧上導引構件
116‧‧‧下導引構件
118‧‧‧基板支撐表面
120‧‧‧收取滾輪
122‧‧‧上導引構件
124‧‧‧下導引構件
126‧‧‧光學感測裝置
128‧‧‧電源供應器
130‧‧‧升舉銷
132‧‧‧控制器
134‧‧‧CPU
136‧‧‧記憶體
138‧‧‧支援電路
140‧‧‧基板
142‧‧‧電極
144‧‧‧基板夾持裝置
200‧‧‧顆粒清潔組件
202‧‧‧開口
204‧‧‧位置
220‧‧‧機械臂
222‧‧‧基座
224‧‧‧延伸部
226‧‧‧基板載具
300‧‧‧方法
302-308‧‧‧方塊
透過參考實施例(一些實施例繪示於附圖中)，可得到上文簡要總結的更特定的描述，而可詳細瞭解前述特徵。然而，應注意附圖僅繪示典型實施例，因此不應被視為限制本案揭露內容之範疇，因為本文所述之裝置與方法可容許其他等效實施例。
第1圖是顆粒清潔組件之側視圖；第2圖是根據另一實施方案的顆粒清潔組件的上視圖；以及第3圖是移除顆粒物質之方法的方塊圖。
為了助於瞭解，如可能則已使用相同的元件符號指定各圖共通的相同元件。應考量一個實施例的元件與特徵可有利地併入其他實施例而無需進一步記敘。
本文揭露用於從基板移除背側顆粒的裝置與方法。背側顆粒可影響遞送到基板的輻射角度與強度，諸如微影術期間的失焦與重疊偏移。如本文所述，存在於基板背側上的顆粒可黏著至黏著膜。該黏著膜隨後從基板分離而在後續拋棄或再使用，這取決於黏著劑上的顆粒飽和度而定。依此方式，背側顆粒可黏著基板且從基板移除。該基板隨後可經歷後續處理同時避免上述問題。
第1圖描繪根據一個實施例的顆粒清潔組件100的側視圖。該顆粒清潔組件100可以是具有腔室主體102的處理腔室的一部分。顆粒清潔組件100進一步包括示範性供應組件104與收取組件106，該供應組件104與收取 組件106對橫越平台110的顆粒清潔製品108的位置一同作用。大體上，供應組件104包括上導引構件114與下導引構件116，且可視情況任選地包括供應滾輪112。供應滾輪112大體上含有顆粒清潔製品108的未使用部分。供應滾輪112裝設成使得一旦供應滾輪112上配置的顆粒清潔製品108已被顆粒清潔製程消耗掉時，該供應滾輪112可易於由另一供應滾輪112置換，所述另一供應滾輪112含有新的顆粒清潔製品108。
顆粒清潔製品108包括黏著材料。該黏著材料是撓性的，且具有黏結強度，使得顆粒可從基板移除。一個實施方案中，顆粒清潔製品108是聚亞醯胺層。
下導引構件116定位成將顆粒清潔製品108從供應滾輪112引導至上導引構件114。上導引構件114經配置而使得從上導引構件114引導離開的顆粒清潔製品108與平台110之基板支撐表面118實質上共面配置(即，位於緊鄰且平行平台110之基板支撐表面118處)。
大體上，收取組件106包括上導引構件122與下導引構件124且可視情況任選地包括收取滾輪120。收取滾輪120大體上含有顆粒清潔製品108的使用過的部分，且裝設成使得一旦收取滾輪120充滿使用過的顆粒清潔製品108時，該收取滾輪120可易於由空的收取滾輪置換。上導引構件122經定位以從平台110引導顆粒清潔製品108至下導引構件124。下導引構件124將顆粒清潔製品108引導至收取滾輪120上。顆粒清潔組件100也可包括光學感測裝 置126(諸如雷射或照相機)，該光學感測裝置126適於傳輸與接收光學訊號，該光學訊號是用於偵測如基板上執行的顆粒移除製程中所用的顆粒清潔製品108的飽和度與定位。
顆粒清潔製品108透過平衡耦接供應組件104的馬達或煞車器與耦接收取組件106的馬達之間的力，而大體上與平台相關地移動。光學感測裝置126可隨後提供資訊給連接平台110的控制器132，該資訊是關於顆粒清潔組件108之位置。
平台110可進一步包括電極142與電源供應器128，該電極142與電源供應器128一起被稱作基板夾持裝置144。該電源供應器128可連接配置於平台110中的電極142。當電力施加至電極142時，電極142將靜電荷生成於基板支撐表面118處。由電極142生成的靜電荷隨後可將基板140夾持至平台110的基板支撐表面118。當基板夾持到平台110時，基板140之背側被推抵顆粒清潔製品108。
平台110可進一步包括複數個升舉銷130。升舉銷130可經定位以使得這些升舉銷130貫穿通過顆粒清潔製品108中的開口。一或多個開口(諸如第2圖中所示)可形成於顆粒清潔製品108中。該一或多個開口的尺寸可與升舉銷130之尺寸相稱或大於升舉銷130之尺寸。
控制器132可連接顆粒清潔組件100，以助於顆粒清潔組件100之控制，如上文所述。控制器132包括中央處理單元(CPU)134、支援電路138、與記憶體136。 CPU134可以是任何形式的電腦處理器之一者，該電腦處理器要能用在工業設施中以控制各種驅動器、機器人、與次處理器。記憶體136耦接CPU134。記憶體136(或電腦可讀媒體)可以是易於取得之記憶體之一或多者，所述易於取得之記憶體諸如為隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟、硬碟、或任何其他形式的本地端或遠端的數位儲存裝置。支援電路138耦接CPU134，以用習知方式支援處理器。這些電路包括高速緩衝儲存器、電源供應器、時脈電路、輸入/輸出電路、次系統、與類似物。
操作中，包括背側顆粒的基板140定位於顆粒清潔製品108上而位於平台上方。可使用多種設備或技術(諸如機械臂)定位基板140。隨後使用電源供應器128生成的靜電荷將基板140夾持至平台110。顆粒清潔製品108可以是有黏著性的。另一範例中，顆粒清潔製品108是非黏著性膜。基板140的背側上存在的顆粒黏著至顆粒清潔製品108，因而轉移到顆粒清潔製品108。在一段容許顆粒黏著至顆粒清潔製品108的時間之後，停止平台110處從電源供應器128產生靜電荷的電力。之後使用複數個升舉銷130將基板140從顆粒清潔製品108升舉。光學感測裝置126可決定顆粒清潔製品108的暴露部分的顆粒密度(即顆粒清潔製品108接收基板140的部分中每表面積的顆粒量)，以決定顆粒清潔製品108的暴露部分是否飽和。光學感測裝置126隨後可提供控制器132所用的訊號，以決 定是否重新定位顆粒清潔製品108。若顆粒清潔製品108的暴露部分飽和，則顆粒清潔製品108重新定位，使得飽和部分將不會接觸平台110上處理的下一個基板(圖中未示)。例如，供應組件104可於平台110上方推進顆粒清潔製品108的未使用部分，同時收取組件106以滾輪對滾輪的樣式接收飽和的顆粒清潔製品108。
另一實施例中，改變顆粒清潔製品108而不需進一步的偵測。在此，諸如在每一個基板140之後、在某一段時間之後、或在某一定量的表面積已被清潔後，不考慮附著的顆粒密度而推進顆粒清潔製品108。
第2圖描繪另一顆粒清潔組件200的側視圖。顆粒清潔組件200使用機械臂220以取代或結合靜電夾持法，以將基板140緊固至顆粒清潔製品108。顆粒清潔組件200可以是處理裝置的一部分，如參考第1圖所述。顆粒清潔組件200可包括參考第1圖所述的一或多個部件，包括供應組件104、收取組件106、與顆粒清潔製品108。顆粒清潔製品108可定位於平台110上方，如參考第1圖所示。
複數個開口202可形成於顆粒清潔製品108中。開口202可以具適合的直徑與位置，使得升舉銷130可通過，而不會升舉顆粒清潔製品108。使用光學感測裝置126將開口定位於升舉銷130上方，如參考第1圖所述。開口202可具任何形狀，諸如圓形、橢圓形、矩形、或其他更複雜的形狀。進一步而言，可有比在此所顯示的更多或更少的開口202。該等開口202不須均勻定位。
機械臂220包括基座222、延伸部224與基板載具226。機械臂220可由多種材料之一或多者構成，所述材料諸如不鏽鋼、鋁、或其他材料。延伸部224可提供基板載具226的受控運動。延伸部224可以六個自由度移動。另一實施例中，操作期間鎖住一或多個自由度。基板載具226搭載基板140同時與基板140有極微的接觸。
操作期間，機械臂220使用基板載具226接收基板140。基板140可具有複數個背側顆粒。透過基座222與延伸部224兩者的適當受控移動(如由控制器132所控制)，而將基板載具226準確地定位於顆粒清潔製品108上方。機械臂220隨後將基板140之背側定位成接觸顆粒清潔製品108。機械臂220可維持於適當位置或與基板140分開。任意情況中，基板140可於位置204靜電式夾持至平台110，如參考第1圖所述。在容許存在於基板140之背側的顆粒黏著於顆粒清潔製品108的適當量的時間之後，透過使用升舉銷130或使用機械臂220將基板140從顆粒清潔製品108升舉。之後顆粒清潔製品108根據時間、所清潔的基板之顆粒密度數、或上述二者之組合而推進，如前文所述。光學感測裝置126之後可提供控制器132所用之訊號，以決定顆粒清潔製品108之位置。顆粒清潔製品108隨後可重新定位於平台110上，以接觸第二基板(圖中未示)。
第3圖是從基板移除顆粒的方法的方塊圖。方法300包括將基板定位於處理腔室中，該基板具有背側表 面，該背側表面上形成有複數個顆粒(方塊302)。將該基板之至少一部分夾持至基板夾持裝置(方塊304)。該基板夾持裝置具有基板背側表面，而顆粒清潔製品定位於該基板背側表面上。基板從顆粒清潔製品分離，而存在於基板之背側表面上的該複數個顆粒的至少一部分黏著且轉移至該顆粒清潔製品(方塊306)。藉由運用包括黏著物膜的處理腔室，平均直徑為1μm或更小的顆粒可有效地從基板之背側表面移除。
方法300開始於：將基板定位於處理腔室中，該基板具有背側表面，該背側表面上形成有複數個顆粒(方塊302)。該方法300可與具有任何可用於半導體應用的組成物的基板一併使用，該組成物諸如矽、環氧樹脂、或石英基板。一個實施例中，基板實質上由玻璃構成。該基板可具大範圍的尺寸(例如長度、寬度、形狀、厚度等)。一個範例中，該基板大約是1公尺長及1公尺寬。方法300可於處理腔室中執行，該處理腔室諸如參考第1圖與第2圖所述的處理腔室。
基板位於腔室中，該基板的至少一部分夾持至基板夾持裝置，從而抵靠顆粒清潔製品而支托(方塊304)。可使用機械裝置(諸如機械臂或夾鉗)於基板夾持裝置附近支托該基板，或可使用靜電荷支托該基板。基板夾持裝置具有基板背側表面，而顆粒清潔製品定位於該基板背側表面上。該顆粒清潔製品可以是參考第1圖與第2圖所述的顆粒清潔製品。
之後，基板從顆粒清潔製品分離，而存在於基板之背側表面上的該複數個顆粒的至少一部分黏著且轉移至該顆粒清潔製品的黏著劑(方塊306)。藉由升舉銷、透過使用機械臂或上述組合將基板從顆粒清潔製品分離。一旦拆離，則移送基板以進一步處理。
基板從顆粒清潔製品分離，而之後分度輸送該顆粒清潔製品(方塊308)。在此所用的分度輸送包括決定顆粒清潔製品之第一位置或當前位置，該第一位置或當前位置與一或多個開口及基板夾持裝置相關聯。第一位置隨後傳遞(relay)至控制器。隨後控制器根據傳遞的位置調整顆粒清潔製品。顆粒清潔製品的位置被調整至第二位置，使得顆粒清潔製品的一部分適當地定位在基板夾持裝置的對應部分上方。例如，顆粒清潔製品之開口可定位於基板夾持裝置之升舉銷上方，參考第2圖所述。
一旦顆粒已從基板之背側表面移除，則可移送基板以進一步處理。一個範例中，基板被移送到第二處理腔室以用於微影製程。
本文所述之方法容許在處理之前背側顆粒得以先移除。可替換的顆粒清潔製品容許高產量而不在清潔品質上有所損失。如前文所述，背側顆粒可導致多種的元件失效，諸如交叉污染與互連件結構中的電接觸失效以及由於缺乏對微影製程中關鍵尺寸的控制而造成的基板彎曲。藉由在進一步處理前將基板背側清除顆粒，可避免元件失效之該等來源。
雖然前述內容涉及本文所述之元件與方法的實施例，但可設計其他與進一步實施例而不偏離本案揭露內容之基本範疇，且本案揭露內容之範疇由下文之申請專利範圍決定。

Claims (20)

  1. 一種用於移除顆粒之裝置，包括：一基板夾持(chucking)裝置，具有一基板支撐表面；一供應組件與一收取組件，裝設成接收一顆粒清潔製品，而具有供該顆粒清潔製品所用的一路徑，該顆粒清潔製品位於該基板支撐表面上方且接觸該基板支撐表面；及一基板定位裝置，裝設成分離該顆粒清潔製品與一基板。
  2. 如請求項1所述之裝置，其中該基板定位裝置包括複數個升舉銷。
  3. 如請求項2所述之裝置，其中該顆粒清潔製品具有複數個開口，該等開口形成於該顆粒清潔製品中且裝設成對準該複數個升舉銷。
  4. 如請求項1所述之裝置，其中該基板夾持裝置包括一電極，該電極裝設成提供一靜電力。
  5. 如請求項1所述之裝置，其中該顆粒清潔製品是一捲條(web)。
  6. 如請求項1所述之裝置，其中該基板定位裝置包括一雷射。
  7. 如請求項1所述之裝置，其中該顆粒清潔製品對該基板支撐表面不具黏著性。
  8. 如請求項1所述之裝置，其中該基板定位裝置包括一機械臂。
  9. 如請求項1所述之裝置，其中該基板定位裝置決定該顆粒清潔製品之一位置與一飽和度兩者。
  10. 一種用於移除顆粒的方法，包括下述步驟：將一基板之一背側的至少一部分夾持於一基板夾持裝置，該基板夾持裝置具有一基板支撐表面與一或多個升舉銷，該基板支撐表面具有一顆粒清潔製品，該顆粒清潔製品定位於該基板支撐表面上，該顆粒清潔製品具有一或多個開口；從該顆粒清潔製品分離該基板，至少一部分的該複數個顆粒黏著且轉移到該顆粒清潔製品；以及分度輸送(index)該顆粒清潔製品，使得一或多個開口定位於該一或多個升舉銷上方。
  11. 如請求項10所述之方法，進一步包括下述步驟：橫越該基板夾持裝置推進該顆粒清潔製品。
  12. 如請求項10所述之方法，其中夾持進一步包括下述步驟：於該基板支撐表面上建立一靜電力。
  13. 如請求項10所述之方法，其中該夾持進一步包括下述步驟：使用一機械臂將該基板定位成抵靠該顆粒清潔製品。
  14. 如請求項10所述之方法，其中該顆粒清潔製品包括聚亞醯胺。
  15. 一種用於移除顆粒的裝置，包括：一基板夾持裝置，具有一基板支撐表面與複數個升舉銷；一可推進顆粒清潔製品，定位於該基板支撐表面上方，該顆粒清潔製品具有複數個升舉銷開口，該複數個升舉銷開口形成於該顆粒清潔製品中；以及一光學感測裝置，裝設成提供一度量(metric)，該度量用於將該顆粒清潔製品定位於該基板夾持裝置上。
  16. 如請求項15所述之裝置，其中該光學感測裝置決定該顆粒清潔製品的位置與飽和度兩者。
  17. 如請求項15所述之裝置，其中該基板夾持裝置包括一電極，該電極裝設成提供一靜電力。
  18. 如請求項15所述之裝置，其中該顆粒清潔製品包括一黏著層，該黏著層配置在該顆粒清潔製品面朝遠離該基板支撐表面的一側上。
  19. 如請求項15所述之裝置，進一步包括一機械臂。
  20. 如請求項15所述之裝置，其中該顆粒清潔製品是一捲條。
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