晶圆修整模块和系统的制作方法

本发明涉及半导体制造，更具体而言，涉及一种半导体晶圆模块和系统。

背景技术：

半导体制造过程中产生的颗粒易于积聚在晶圆边缘上，并在其上造成缺陷。可以执行某些方法，以去除晶圆边缘上的残余颗粒。然而，现有的方法需要腔室内具有较大空间以安装清洗装置。

技术实现要素：

为了提供对本发明的至少某些示例的基本理解，以下内容对本发明的示例进行了概述。该概述并非对本发明的详细综述。其并不旨在区分本发明的关键或重要元件或者描绘本发明的范围。以下概述仅以一般形式提出本发明的一些概念，作为下面提供的更详细描述的序言。

在一种实施方式中，晶圆修整模块包括承载件和研磨垫。承载件具有开口。研磨垫附接到开口的底部和侧壁。研磨垫是可压缩的。

在另一种实施方式中，晶圆修整模块包括承载件、液体供应部件和研磨垫。承载件具有开口。液体供应部件附接到开口的底部和侧壁。研磨垫联接到液体供应部件。研磨垫是可压缩的。

在另一种实施方式中，晶圆修整系统包括控制单元和至少一个晶圆修正模块。至少一个晶圆修整模块配置成附接到控制单元。至少一个晶圆修整模块包括承载件、液体供应部件和可压缩研磨垫。承载件具有开口。液体供应部件附接到开口的底部和侧壁。可压缩研磨垫附接到液体供应部件以及开口的侧壁。

以下附图和描述中阐述了一个或多个示例的细节。

附图说明

附图示出了本发明的一种或多种实施方式，并且与书面描述一起解释本发明的原理。在可能的情况下，在全部附图中使用相同的附图标记指代实施方式中相同或相似的元件。

图1是化学机械研磨(cmp)装置的示意图。

图2a是根据本发明实施方式的晶圆修整模块的截面图。

图2b是示出根据本发明实施方式的晶圆修整承载件的尺寸的截面图。

图3a-3b是根据本发明实施方式的具有垂直晶圆修整系统的腔室的侧视图。

图4是根据本发明实施方式的具有水平晶圆修整系统的腔室的侧视图。

图5是根据本发明实施方式的晶圆修整模块的截面图。

具体实施方式

为了便于理解本发明的各种实施方式的原理和特征，下面说明各种例证性实施方式。虽然详细解释了本发明的示例性实施方式，但是应当理解，可以设想其他实施方式。因此，并不旨在将本发明的范围限于在以下描述中阐述或在附图中示出的组件的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以各种方式来实践或执行。

图1示出了化学机械研磨(chemical-mechanicalplanarization，cmp)装置的示意图。cmp装置100包括研磨头130和固定环120。半导体晶圆s1固定在固定环120中。软垫(未图示)设置在固定环120与晶圆s1之间，晶圆s1可利用部分真空或者粘合剂紧紧贴附在软垫上。研磨头130设置成通过驱动马达140沿第一方向141持续旋转，并且可以沿第二方向142横向往复移动。因此，晶圆s1的旋转运动和横向移动的组合旨在降低晶圆s1表面上的材料去除速率的差异。cmp装置100还包括沿着112标记的方向旋转的平台110。平台110上安装有研磨垫111。与晶圆s1相比，平台110具有较大的表面积，以容纳固定环120上的晶圆s1在研磨垫111表面上的平移移动。供应管151安装在平台110上方，以输送研磨浆153，研磨浆153从供应管151的喷嘴152滴到研磨垫111的表面上。研磨浆153可以从储存槽或容器(未图示)重力供给，或以其他方式泵送通过供应管151。或者，可以从平台110的下方供应研磨浆153，使得研磨浆153向上流经研磨垫111的底面。在另一种实施方式中，研磨浆可以通过设置在固定环120中的喷嘴在固定环120中供应。如果研磨浆153中的颗粒形成不需要的大颗粒的聚集，当对晶圆s1进行研磨时，晶圆表面会被划伤。因此，需要对研磨浆153进行过滤，以去除不需要的大颗粒。通常，过滤器154联接到供应管151，以分离聚结或过大的颗粒。

图2a示出了根据本发明实施方式的晶圆修整模块200的截面图。如图2a所示，晶圆修整模块200包括晶圆修整承载件210、化学液体供应部件220和研磨垫230。晶圆修整承载件210具有开口270，用于容纳化学液体供应部件220和研磨垫230。开口270包括底部241、第一侧壁242和第二侧壁243。化学液体供应部件220附接到底部241、第一侧壁242和第二侧壁243。研磨垫230联接至化学液体供应部件220。例如，研磨垫230附接到化学液体供应部件220、第一侧壁242和第二侧壁243。在一些示例中，研磨垫230可变形或可压缩。

在一些实施方式中，晶圆修整承载件210和化学液体供应部件220可以由聚四氟乙烯(也以商标名而闻名)制成。研磨垫230可以由选自聚氨酯、聚醋酸乙烯酯(pva)、聚酯或纤维的材料制成。研磨垫230的硬度可以在10到40肖氏硬度d(shored)范围内。研磨垫230的压缩率可以在10％-50％的范围内。

仍然参考图2a，晶圆修整承载件210具有边孔250，用于容纳化学液体供应管260。边孔250从第一侧壁242延伸到晶圆修整承载件210的外表面245上的侧向开口240。在一些实施方式中，边孔250可以从第二侧壁243延伸。化学液体供应管260可以一端连接到化学液体供应源(未图示)，并且相对的一端连接到化学液体供应部件220。例如，化学液体供应管260黏合、粘着或附着到化学液体供应部件220上。

化学液体供应源(未图示)将化学液体泵送到化学液体供应管260。化学液体可以是用于化学机械研磨(cmp)的浆料。随后，化学液体由化学液体供应部件220接收并转移到研磨垫230。化学液体供应部件220可以充当化学液体供应管260和研磨垫230之间的中间缓冲装置。另外，研磨垫230可以具有孔，使得浆料渗入研磨垫230中。研磨垫230上的孔的密度可以在10到50g/cm³的范围内，每个孔的大小在30到60μm的范围内。

图2b示出了根据本发明实施方式的晶圆修整承载件210的尺寸的截面图。如图2b所示，晶圆修整承载件210的长度l1可以在6至20mm的范围内；晶圆修整承载件210的高度l2可以在6至20mm的范围内；晶圆修整承载件210的第一部分281的宽度l3可以在1至5mm的范围内；晶圆修整承载件210的第二部分282的宽度l3可以在1至5mm的范围内；从研磨垫230的表面到开口270的顶部的深度l4可以在1至5mm的范围内。研磨垫230的宽度d1和长度d2可以在2至10mm的范围内。

图3a至图3b示出了根据本发明实施方式的具有竖直晶圆修整系统390的腔室300的侧视图。如图3a所示，腔室300或清洗站包括晶圆处理臂310、晶圆夹320和垂直晶圆修整系统390。垂直晶圆修整系统390可以紧固到腔室300的侧壁301上。

垂直晶圆修整系统390包括控制单元360或控制底座、一对晶圆修整模块350、两个杆361和两个化学液体供应管354。一对晶圆修整模块350中的每个模块均包括晶圆修整承载件351、化学液体供应部件352和研磨垫353。杆361可以一端附接到控制单元360，另一端附接到晶圆修整模块350。化学液体供应管354连接化学液体供应源(未图示)和晶圆修整模块350，以用于将化学液体供应到研磨垫353。化学液体供应源可以放置在控制单元360内，或者放置在腔室300中的其他位置，并且独立于控制单元360。

在一些示例中，将杆361紧固到控制单元360的滑轨(未图示)。因此，一对晶圆修整模块350可以沿着滑轨的轨道(未图示)移动。

在一些实施方式中，一对晶圆修整模块350中的每个模块均具有开口370。开口370可以面向彼此，使得一对晶圆修整模块350可以在修整过程中夹持晶圆。图3a中示出的晶圆修整模块350的数量是示例性的。垂直晶圆修整系统390可以具有一个或多个晶圆修整模块。晶圆修整模块的数量可以是基数或者偶数。

仍参考图3a，晶圆处理臂310可以提升晶圆330，并移动至预定位置以进行修整，如虚线箭头331所例示的。晶圆330可以垂直放置，并与一对晶圆修整模块350对齐。具体而言，晶圆330放置在一对晶圆修整模块350之间，以便330、350三个部件垂直对齐。

如图3b所示，执行晶圆修整过程。具体而言，当晶圆330到达预定位置时，一对晶圆修整模块350朝着晶圆330移动，以从晶圆边缘331夹持晶圆330。在一些示例中，将一对晶圆修整模块350的移动程序化。当将晶圆边缘330推入或压入研磨垫353中并达到垫中的预定深度时，晶圆处理臂310开始旋转，如箭头370所例示的，从而开始晶圆修整过程。在一些实施方式中，由垂直晶圆修整系统390驱动旋转，即，晶圆处理臂310是静止的。

在一个示例中，在通过修整系统接合晶圆330之前，研磨垫353吸收用于研磨或擦洗的浆料。研磨垫353的一部分被晶圆边缘331压缩。可以修整晶圆边缘331的两侧或斜面区域。当晶圆修整过程完成后，一对晶圆修整模块350返回到接合之前的位置，从而释放晶圆330。在另一个示例中，研磨垫353可以在接合晶圆边缘331之后吸收浆料。

图4示出了根据本发明实施方式的具有水平晶圆修整系统490的腔室400的侧视图。腔室400包括晶圆处理臂410、晶圆夹头420、晶圆430和水平晶圆修整系统490。水平晶圆修整系统490的操作程序类似于图3a-3b中所示的垂直晶圆修整系统390。晶圆430从晶圆夹头420转移到预定位置以进行边缘修整。晶圆430水平放置，并与晶圆修整模块450对齐。在晶圆与晶圆修整模块450对齐之后，晶圆修整模块450朝着晶圆430移动以从晶圆边缘夹持晶圆430。当将晶圆边缘推入研磨垫453中并达到垫中的预定深度时，晶圆处理臂410开始旋转，从而开始晶圆修整过程。

图5示出了根据本发明实施方式的晶圆修整模块500的截面图。如图5所示，晶圆修整模块500包括晶圆修整承载件510和研磨垫530。晶圆修整承载件510具有开口570，用于容纳研磨垫530。开口570包括底部541、第一侧壁542和第二侧壁543。研磨垫530附接到底部541、第一侧壁542和第二侧壁543。在一些示例中，研磨垫530可变形或可压缩。

晶圆修整承载件510具有边孔550，用于容纳化学液体供应管560。边孔550从第一侧壁542延伸到晶圆修整承载件510的外表面545上的侧向开口540。在一些实施方式中，边孔550可以从第二侧壁543延伸。化学液体供应管560可以一端连接到化学液体供应源(未图示)，并且相对的一端连接到研磨垫530。例如，化学液体供应管560黏合、粘着或附着到研磨垫530上。

本发明的各种实施方式提供了数个益处。一方面，可以通过晶圆修整系统容易地修整晶圆的边缘两侧。另一方面，晶圆修整系统可以沿垂直方向、水平方向或倾斜方向与腔室成一体。晶圆修整系统的安装灵活性改进了腔室内的空间效率。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方式，而非旨在限制本发明的实施方式。如本文所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解，在本说明书中使用时，术语“包括”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

以下权利要求中的所有装置或步骤和功能元件的相应结构、材料、行为和等同物旨在包括用于与具体要求保护的其他要求保护的元件组合来执行功能的任何结构、材料或行为。已经出于说明和描述的目的给出了本发明的描述，但是并不旨在穷举或限于本发明中所公开形式的实施例。在不脱离本发明的实施方式的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。选择和描述实施方式，从而最佳地解释本发明实施方式的原理和实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解本发明的实施方式，以进行适合于预期特定用途的具有各种修改的各种实施方式。

尽管本文已经示出和描述了具体实施方式，但是本领域普通技术人员可以理解，为实现相同目的而做出的任何布置都可以代替所示的具体实施方式，并且本发明的实施方式在其他环境中具有其他应用。本发明旨在涵盖本发明的任何改编或变化。所附权利要求绝不旨在将本发明实施方式的范围限于本文描述的特定实施方式。

已经描述了各种示例。这些和其他示例在所附权利要求的范围内。