TWI833414B

TWI833414B - 晶圓的吸附方法

Info

Publication number: TWI833414B
Application number: TW111141691A
Authority: TW
Inventors: 林俊成; 張容華
Original assignee: 天虹科技股份有限公司
Priority date: 2022-11-01
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2024-02-21

Abstract

本發明為一種晶圓的吸附方法，特別適用於吸附一翹曲晶圓。首先將一晶圓放置在一承載盤的承載面上，其中晶圓的下表面朝向承載盤的承載面。依據晶圓的一直徑，調整一吹氣管線的一管徑。吹氣管線朝晶圓的上表面吹出一吹氣氣流，並透過一吸氣管線在承載盤的承載面上形成一負壓，以將晶圓吸附在承載盤的承載面上。本發明的吹氣氣流可對晶圓的上表面施加壓力，以減小晶圓的下表面與承載盤的承載面及吸氣管線之間的間距，並有利於透過吸氣管線將晶圓吸附並固定在承載盤的承載面。

Description

晶圓的吸附方法

本發明有關於一種晶圓的吸附方法，特別適用於吸附一翹曲晶圓。

先進製程晶片通常包括多層不同材料的堆疊，其中各層材料的熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion，CTE)不同，往往會導致晶圓產生翹曲(warpage)。此外，在對晶圓進行背面研磨(Wafer Backside Grinding)的過程中，亦可能使得晶圓產生應力(Stress)及翹曲。

當晶圓產生翹曲時，不僅不利於對晶圓進行後續的製程，亦可能會降低製程的良率及可靠度。

本發明提出一種新穎的晶圓的吸附方法，主要在承載盤的承載面上方設置一吹氣管線，並於承載盤的承載面上設置一吸氣管線。吹氣管線用以將吹氣氣流吹向放置在承載盤的承載面上的晶圓的上表面，以減少晶圓的下表面與承載盤的承載面之間的間距。吸氣管線用以在承載盤的承載面上形成負壓，並透過負壓吸附晶圓的下表面，以將晶圓固定在承載盤的承載面。在確定晶圓被固定在承載盤上後，可繼續對晶圓進行後續的製程，例如對晶圓進行清潔、薄膜沉積、晶圓接合(Bonding)或晶圓分離(De-bonding)等製程。

為了達到上述的目的，本發明提出一種晶圓的吸附方法，包括：將一晶圓放置在一承載盤的一承載面上，其中晶圓包括一上表面及一下表面，晶圓的下表面朝向承載盤的承載面，而晶圓的上表面則朝向一吹氣管線；依據晶圓的一直徑，調整該吹氣管線的一管徑；及吹氣管線朝晶圓的上表面吹出一吹氣氣流，而連接承載盤的承載面的一吸氣管線則形成一負壓，以吸附晶圓的下表面，並將晶圓固定在承載盤的承載面上。

在本發明至少一實施例中，包括調整吹氣管線與晶圓的上表面的距離，使得吹氣管線與晶圓的上表面的距離介於10毫米至60毫米之間。

在本發明至少一實施例中，其中吹氣管線的管徑與晶圓的直徑的比值大於0.03。

在本發明至少一實施例中，包括依據晶圓的一直徑，調整吸氣管線的一管徑，其中吸氣管線的管徑與晶圓的直徑的比值大於0.03。

在本發明至少一實施例中，包括晶圓被吸氣管線吸附後，吹氣管線停止產生吹氣氣流。

在本發明至少一實施例中，包括：吹氣管線停止產生吹氣氣流；及一清潔管線朝晶圓的上表面噴灑一清潔液體、一清潔氣體或一水；及吹氣管線或乾燥管線朝晶圓的上表面吹出一乾燥氣流。

在本發明至少一實施例中，包括承載盤帶動吸附的晶圓旋轉，而後透過清潔管線朝晶圓的上表面噴灑清潔液體、清潔氣體或水。

在本發明至少一實施例中，包括量測晶圓的一翹曲方向或一翹曲度，並依據翹曲方向或翹曲度調整吹氣管線的位置。

10:晶圓吸附裝置

11:承載盤

111:承載面

12:晶圓

121:上表面

123:下表面

13:吸氣管線

131:吸氣口

133:連接通道

135:抽氣馬達

141:吹氣氣流

15:吹氣管線

30:清洗機台

31:轉動機構

33:殼體

351:清潔管線

353:乾燥管線

G:間距

[圖1]為本發明晶圓吸附裝置一實施例的剖面示意圖。

[圖2]為本發明晶圓的吸附方法一實施例的步驟流程圖。

[圖3]為本發明晶圓吸附裝置的承載盤一實施例的俯視圖。

[圖4]為本發明晶圓吸附裝置吸附晶圓一實施例的剖面示意圖。

[圖5]為本發明晶圓吸附裝置應用在清洗機台一實施例的剖面示意圖。

請參閱圖1及圖2，分別為本發明晶圓吸附裝置一實施例的剖面示意圖及晶圓的吸附方法一實施例的步驟流程圖。本發明所述的晶圓吸附裝置10包括一承載盤11、一吸氣管線13及一吹氣管線15，其中承載盤11包括一承載面111，用以承載至少一晶圓12。

部分的吸氣管線13設置在承載盤11內，並連通承載盤11的承載面111，其中吸氣管線13在承載盤11的承載面111上形成吸氣口131。吸氣管線13還連接一抽氣馬達135，抽氣馬達135啟動時會在承載面111的吸氣口131形成一負壓，以將晶圓12吸附並固定在承載盤11的承載面111上。

如圖3所示，承載盤11的承載面111上可設置一連接通道133，例如連接通道133可為均勻設置在承載面111上的圓形凹槽及徑向凹槽，其中連接通道133連接吸氣管線13的吸氣口131。抽氣馬達135啟動時會在承載面111的吸氣口131及連接通道133上形成負壓，並將晶圓12更加穩固的吸附及固定在承載盤11的承載面111上。

如圖2所示，將晶圓12放置在承載盤11的承載面111上，其中晶圓12的下表面123朝向承載盤11的承載面111，並面對設置在承載面111上的吸氣管線13的吸氣口131及/或連接通道133，如步驟21所示。

如圖1所示，若放置在承載盤11上的晶圓12為一翹曲晶圓時，晶圓12的下表面123與承載盤11的承載面111及/或吸氣管線13的吸氣口131之間將會形成一間距G。當間距G大於一臨界值時，可能會導致吸氣管線13產生的負壓，無法將晶圓12吸附並固定在承載盤11的承載面111上。

為了避免上述情形發生，本發明提出在晶圓12及/或承載盤11的承載面111上方設置一吹氣管線15，吹氣管線15朝向晶圓12的上表面121及/或承載盤11的承載面111。吹氣管線15可連接一空氣壓縮機或一高壓氣瓶，使得吹氣管線15可用以產生一吹氣氣流141。吹氣氣流141吹向晶圓12的上表面121，並對晶圓12的上表面121施加壓力，以減少晶圓12的下表面123與承載盤11的承載面111及/或吸氣管線13的吸氣口131之間的間距G，並可使得晶圓12的下表面123盡量貼平承載盤11的承載面111，如步驟23所示。

請配合參閱圖4所示，吸氣管線13的吸氣口131及/或連接通道133在承載盤11的承載面111上形成負壓，並將晶圓12的下表面123吸附在承載盤11的承載面111上，如步驟25所示。當晶圓12被吸氣管線13產生的負壓吸附並固定在承載盤11的承載面111後，吹氣管線15便可停止產生吹氣氣流141，並可對被固定在承載盤11上的晶圓12進行後續的製程。

在本發明一實施例中，可先進行步驟23，將吹氣管線15產生的吹氣氣流141吹向晶圓12的上表面121，例如使得晶圓12的下表面123與承載盤 11的承載面之間的間距G小於一定值，而後進行步驟25，以吸氣管線13產生負壓吸附晶圓12的下表面123。

在本發明另一實施例中，可先進行步驟25，透過吸氣管線13在承載盤11的承載面111上形成負壓，而後進行步驟23，將吹氣管線15產生的吹氣氣流141吹向晶圓12的上表面121。當晶圓12的上表面121受到吹氣氣流141的施壓，使得晶圓12的下表面123與承載盤11的承載面111之間的間距G小於一定值時，吸氣管線13產生的負壓自然可以吸附晶圓12的下表面123。在不同實施例中，亦可同時進行步驟23及步驟25。因此步驟23及步驟25的順序，並非本發明權利範圍的限制。

此外，在進行步驟21所述將晶圓12放置在承載盤11的承載面111之前，可先對晶圓12進行量測，以得知晶圓12的翹曲方向及/或翹曲度。而後依據量測的晶圓12的翹曲方向及/或翹曲度，調整吹氣管線15的位置。具體而言，本發明所述的吸附方法最適合應用在中間區域向上凸起的晶圓12，例如晶圓12的中間區域由下表面123朝上表面121的方向凸起。

在本發明一實施例中，吹氣管線15可沿著平行晶圓12的上表面121及/或承載盤11的承載面111的方向位移，使得吹氣管線15產生的吹氣氣流141吹向晶圓12上表面121的不同區域，例如吹氣氣流141可吹向晶圓12的上表面121上翹曲度最大的區域。

吹氣管線15產生的吹氣氣流141施加給晶圓12的壓力大小，與吹氣管線15與晶圓12的上表面121之間的距離相關。當吹氣管線15與晶圓12的上表面121之間的距離較小時，吹氣氣流141施加給晶圓12的壓力將會越大，並可進一步縮小晶圓12的下表面123與承載盤11的承載面111之間的間距G。例如可調整吹氣管線15與晶圓12的上表面121及/或承載盤11的承載面111之間的距離，使得兩者的距離介於10毫米至60毫米之間。

在本發明一實施例中，吹氣管線15可沿著垂直晶圓12的上表面121及/或承載盤11的承載面111的方向位移，並改變吹氣管線15與晶圓12的上表面之間的距離，以調整吹氣氣流141施加在晶圓12上的壓力。

在實際應用時，可依據晶圓12的翹曲度調整吹氣管線15與晶圓12的上表面121之間的距離，例如當晶圓12的翹曲度較大時，可縮小吹氣管線15與晶圓12的上表面121之間的距離。

此外，吹氣管線15可先與晶圓12的上表面121保持一定的距離，當吹氣管線15產生的吹氣氣流141吹向晶圓12的上表面121後，可逐步減少吹氣管線15與晶圓12的上表面121之間的距離，以增加吹氣氣流141對晶圓12的上表面121所施加的壓力，並逐步縮小晶圓12的下表面123與承載盤11的承載面111及吸氣管線13的吸氣口131之間的間距G。

在本發明另一實施例中，亦可依據晶圓12的下表面123是否被吸氣管線13形成的負壓所吸附，作為調整吹氣管線15與晶圓12的上表面121之間的距離的依據。例如吹氣管線15一開始可與晶圓12的上表面121保持較大的距離，將吹氣管線15產生的吹氣氣流141吹向晶圓12的上表面121，並以吸氣管線13產生的負壓吸附晶圓12的下表面123。

若吸氣管線13產生的負壓確實吸附晶圓12，則不需要調整吹氣管線15與晶圓12的上表面121之間的距離。反之，若吸氣管線13產生的負壓無法吸附晶圓12，則表示晶圓12的下表面123與吸氣管線13的吸氣口131及/或承載盤11的承載面111之間的間距G過大，並可使得吹氣管線15朝晶圓12的上表面121位移，以縮小兩者之間的距離，並提高吹氣管線15產生的吹氣氣流141施加給晶圓12的上表面121的壓力。

在不同實施例中，吹氣管線15與晶圓12的上表面121之間的距離亦可為固定，並使得吹氣管線15產生的吹氣氣流141的流量為可調整。例如吹氣管線15一開始產生的吹氣氣流141的流量較小，使得吹氣氣流141對晶圓12的上表面121施加較小的力。當吸氣管線13產生的負壓無法吸附晶圓12時，可進一步增加吹氣管線15產生的吹氣氣流141的流量，以增加吹氣氣流141施加給晶圓12的上表面121的壓力。

在本發明一實施例中，可依據晶圓12的直徑或面積調整吹氣管線15的管徑或截面積，使得吹氣管線15產生的吹氣氣流141可用以縮小翹曲的晶圓12的下表面123與吸氣管線13的吸氣口131及/或承載盤11的承載面111之間的間距G。例如吹氣管線15的管徑與晶圓12的直徑的比值可大於0.03。

此外，可依據晶圓12的直徑或面積調整吸氣管線13的管徑或截面積，例如吸氣管線13的管徑與晶圓12的直徑的比值可大於0.03。

如圖4所示，當晶圓12被吸氣管線13吸附在承載盤11的承載面111後，便可使得吹氣管線15停止產生吹氣氣流141，而吸氣管線13則持續形成負壓。

而後可對固定在承載盤11的承載面111上晶圓12進行後續的製程步驟，在完成後續的製程步驟後，吸氣管線13可停止產生負壓，並將晶圓12由承載盤11上取出，如步驟27所示。

請參閱圖5，為本發明晶圓吸附裝置應用在清洗機台一實施例的剖面示意圖。清洗機台30包括一承載盤11、一吸氣管線13、一吹氣管線15 一轉動機構31及一清潔管線351，其中承載盤11包括一承載面111，用以承載至少一晶圓12。

吸氣管線13設置於承載盤11內，並連通承載盤11的承載面111，其中吸氣管線13在承載盤11的承載面111上形成吸氣口131。當連接吸氣管線13的抽氣馬達135啟動時，將會在承載面111的吸氣口131上形成一負壓，以將晶圓12吸附並固定在承載盤11的承載面111上。

晶圓12及/或承載盤11的承載面111的上方設置吹氣管線15及/或清潔管線351，其中吹氣管線15將產生的吹氣氣流141吹向晶圓12的上表面121，並透過吸氣管線13在晶圓12的下表面123形成負壓，以將晶圓12吸附在承載盤11的承載面111。當晶圓12被吸氣管線13產生的負壓吸附並固定在承載盤11的承載面111後，吹氣管線15便可停止產生吹氣氣流141。

承載盤11連接轉動機構31，並透過轉動機構31經由承載盤11帶動晶圓12轉動，例如轉動機構31可能包括轉動馬達、連接桿、軸承等構件，在轉動的過程中，吸氣管線13會持續吸附晶圓12。

而後透過清潔管線351將清潔液體、清潔氣體、去離子水及/或純水噴灑在晶圓12的上表面121，此時承載盤11仍會持續帶動晶圓12轉動，使得晶圓12的上表面121的液體，由晶圓12的中心朝外側流動，以去除晶圓12的上表面121上的髒污。

在本發明一實施例中，承載盤11的周圍可設置一殼體33，其中殼體33可高於承載盤11的承載面111及晶圓12的上表面121，並用以阻擋及搜集由晶圓12外側離開的液體，以防止液體在清潔晶圓12的過程中四處飛濺。

在本發明一實施例中，吹氣管線15可包括兩種吹氣模式，分別為一吹平模式及一乾燥模式。操作在吹平模式的吹氣管線15用以產生吹氣氣流141，而操作在乾燥模式的吹氣管線15則用以產生一乾燥氣流。吹氣管線15將乾燥氣流吹向晶圓12的上表面121，以去除殘留在晶圓12的上表面121的液體。吹氣氣流141與乾燥氣流的風量可為不同，例如吹氣氣流141的風量可大於乾燥氣流。此外吹氣氣流141及乾燥氣流可以是相同的氣體，例如氮氣或惰性氣體等。具體而言，吹氣氣流141用以縮小晶圓12的下表面123與吸氣管線13的吸氣口131之間的間距G，而乾燥模式則是用以去除晶圓12的上表面121殘留的液體。

在本發明另一實施例中，清洗機台30可額外設置一乾燥管線353，而吹氣管線15則不用以產生乾燥氣流。乾燥管線353產生的乾燥氣體吹向晶圓12的上表面121，以去除殘留在晶圓12的上表面121上的液體，例如乾燥器體可以是氮氣。

在完成上述晶圓12的清潔步驟後，吸氣管線13會停止產生負壓，使得晶圓12不被承載盤11上的吸氣管線13所吸附，並可將晶圓12由承載盤11上取下，並進行後續的製程。

在本發明圖5中是將晶圓吸附裝置10及晶圓的吸附方法應用在清洗機台30為具體實施例，但在實際應用時本發明所述的晶圓吸附裝置10及晶圓的吸附方法亦可應用在其他的半導體製程設備上，而不侷限在清洗機台30上，例如本發明所述的晶圓吸附裝置10及晶圓的吸附方法，亦可應用在薄膜沉積設備、晶圓接合機台(Wafer bonder)、晶圓分離機台(Wafer de-bonder)等設備上。

以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

Claims

一種晶圓的吸附方法，包括：將一晶圓放置在一承載盤的一承載面上，其中該晶圓包括一上表面及一下表面，該晶圓的該下表面朝向該承載盤的該承載面，而該晶圓的該上表面則朝向一吹氣管線；依據該晶圓的一直徑，調整該吹氣管線的一管徑；及該吹氣管線朝該晶圓的該上表面吹出一吹氣氣流，而連接該承載盤的該承載面的一吸氣管線則形成一負壓，以吸附該晶圓的該下表面，並將該晶圓固定在該承載盤的該承載面上。
如請求項1所述的晶圓的吸附方法，包括調整該吹氣管線與該晶圓的該上表面的距離，使得該吹氣管線與該晶圓的該上表面的距離介於10毫米至60毫米之間。
如請求項2所述的晶圓的吸附方法，其中該吹氣管線的該管徑與該晶圓的該直徑的比值大於0.03。
如請求項1所述的晶圓的吸附方法，包括依據該晶圓的一直徑，調整該吸氣管線的一管徑，其中該吸氣管線的該管徑與該晶圓的該直徑的比值大於0.03。
如請求項1所述的晶圓的吸附方法，包括該晶圓被該吸氣管線吸附後，該吹氣管線停止產生該吹氣氣流。
如請求項5所述的晶圓的吸附方法，包括：一清潔管線朝該晶圓的該上表面噴灑一清潔液體、一清潔氣體或一水；及該吹氣管線朝該晶圓的該上表面吹出一乾燥氣流。
如請求項5所述的晶圓的吸附方法，包括：一清潔管線朝該晶圓的該上表面噴灑一清潔液體、一清潔氣體或一水；及一乾燥管線朝該晶圓的該上表面吹出一乾燥氣流。
如請求項7所述的晶圓的吸附方法，包括該承載盤帶動吸附的該晶圓旋轉，而後透過該清潔管線朝該晶圓的該上表面噴灑該清潔液體、該清潔氣體或該水。
如請求項1所述的晶圓的吸附方法，包括量測該晶圓的一翹曲方向或一翹曲度，並依據該翹曲方向或該翹曲度調整該吹氣管線的位置。