晶圆载具的制作方法

文档序号:20471942发布日期:2020-04-21 18:07阅读:212来源:国知局
本申请涉及半导体制备
技术领域
:,特别是涉及一种晶圆载具。
背景技术
::在晶圆的生产过程中,晶圆背面的污染、晶圆质量问题和晶圆工作台(wafertable)磨损等因素均会造成晶圆载具缺陷点(chuckspot),引起晶圆变形,进而影响晶圆产品的关键尺寸(criticaldimension,cd)和套刻误差(overlay),降低了晶圆良率。目前,还没有有效的方式能够降低晶圆载具缺陷点造成的影响。技术实现要素:基于此,有必要针对传统技术不能有效降低晶圆载具缺陷点造成的影响的问题,提供一种晶圆载具。为了实现上述目的,本申请实施例提供了一种晶圆载具,包括:晶圆工作台,用于承载晶圆;晶圆工作台开设有多个晶圆接触孔。驱动模组,包括多个驱动器;各驱动器与各晶圆接触孔一一对应;驱动器的触点用于穿过对应的晶圆接触孔、与晶圆接触;驱动器用于通过触点带动晶圆的接触区沿晶圆的轴向移动,以使晶圆平整。在其中一个实施例中,驱动器为设有位移反馈模块的驱动器。在其中一个实施例中,位移反馈模块为电容位移反馈模块。电容位移反馈模块围绕对应的触点设置。在其中一个实施例中,驱动模组还包括连接驱动器的信号处理模块。在其中一个实施例中,驱动模组还包括放大驱动模块。放大驱动模块连接在信号处理模块与驱动器之间。在其中一个实施例中,位移反馈模块连接信号处理模块。在其中一个实施例中,驱动器为压电陶瓷驱动器。在其中一个实施例中,各晶圆接触孔按蜂窝状排列。触点为圆柱状触点;圆柱状触点的高度取值范围为0.1毫米至0.2毫米;圆柱状触点的直径取值范围为0.3毫米至0.4毫米。在其中一个实施例中,晶圆工作台还开设有真空抽气孔和晶圆升降孔。在其中一个实施例中,晶圆工作台内设有冷却水路。上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果:晶圆载具中,用于承载晶圆的晶圆工作台开设有多个晶圆接触孔;驱动模组中的各驱动器与各晶圆接触孔一一对应;驱动器的触点通过对应的晶圆接触孔与晶圆接触。基于此,驱动器可通过触点带动对应的晶圆接触区沿晶圆的轴向移动,以使晶圆趋于平整,有效降低晶圆载具缺陷点造成的影响,提高晶圆良率和产量。附图说明通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明,本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分,且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图,重点在于示出本申请的主旨。图1为一个实施例中晶圆载具的结构示意图;图2为一个实施例中晶圆载具的消除凸点的示意图;图3为一个实施例中晶圆载具的消除凹点的示意图;图4为一个实施例中晶圆载具的驱动器的第一示意性结构图;图5为一个实施例中晶圆载具的驱动模组的结构示意图;图6为一个实施例中晶圆载具的晶圆接触孔的分布示意图;图7为一个实施例中晶圆载具的驱动器的第二示意性结构图;图8为一个实施例中晶圆载具的晶圆工作台的内部结构示意图。标号说明100晶圆工作台;110晶圆接触孔;120真空抽气孔;130晶圆升降孔;140冷却水路;210是驱动器;212触点;213圆柱状触点;214电容位移反馈模块;300晶圆;310凸点;320凹点。具体实施方式为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。需要说明的是,当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体,或者可能同时存在居中元件。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
技术领域
:的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。在晶圆制程中,需要将晶圆放置在晶圆载具(chuck)中,利用晶圆工作台(wafertable)承载晶圆并对晶圆进行真空吸附。在该过程中,晶圆容易产生晶圆载具缺陷点。例如,晶圆背面或者晶圆载具的触点带有颗粒时,放在真空晶圆载具上会引起晶圆变形,即在晶圆上形成凸点(hotspot),进而导致对焦误差和overlay误差,影响关键尺寸,降低良率;并且,在情况严重时,还需要重生产,降低晶圆的产量。此外,随着机台的使用,晶圆载具的触点会渐渐出现磨损,导致晶圆上出现凹点(coldspot),影响overlay误差和关键尺寸,降低良率;并且,在磨损严重时,需要更换晶圆工作台,造成宕机,降低晶圆产量。目前,针对晶圆载具缺陷点造成的误差,还没有有效的消除方式。如果晶圆上晶圆载具缺陷点造成的影响超过3个器件设计区,那该晶圆就需要重做(rework),进而导致产量降低。为此,本申请实施例可应用于半导体光刻设备,能够减少曝光过程中晶圆背部污染、晶圆质量问题以及晶圆工作平台磨损等因素对产品的影响,提高良率。在一个实施例中,提供了一种晶圆载具,如图1所示,包括:晶圆工作台100,用于承载晶圆300;晶圆工作台100开设有多个晶圆接触孔110。驱动模组,包括多个驱动器210;各驱动器210与各晶圆接触孔110一一对应;驱动器210的触点212用于穿过对应的晶圆接触孔110、与晶圆300接触;驱动器210用于通过触点212带动晶圆300的接触区沿晶圆的轴向移动,以使晶圆300平整。触点212设置于驱动器210上方。具体而言,晶圆载具包括晶圆工作台100和驱动模组;晶圆工作台100可为盘状或平板状等晶圆承载形状,其中,晶圆工作台100的正面可用于承载晶圆300,即晶圆承载面;驱动模组可设于晶圆工作台100内,或者,驱动模组还可设于晶圆工作台100外,且靠近晶圆工作台100的背面设置。进一步地,晶圆工作台100的晶圆承载面上开设有多个晶圆接触孔110,驱动模组分别为各个晶圆接触孔110配置有对应的驱动器210;驱动器210的触点212可穿过对应的晶圆接触孔110,用于与晶圆300接触,实现对晶圆300的支撑以及对相应的晶圆接触区的移动;即,驱动器210可带动触点212沿垂直晶圆平面的方向移动。具体地,晶圆载具上有多个晶圆接触孔110和驱动器210,晶圆放置在晶圆工作台100的正面上,由各个驱动器210的触点212承载;触点212可位于驱动器210的顶端,具体地,可设于驱动器210的位移传递机构的端部;晶圆300与触点212接触的区域为接触区;驱动器210可根据外部的指令,通过触点212带动相应的接触区上下移动,以使晶圆300保持平整。需要说明的是,本申请实施例提及的晶圆平整,可为晶圆300的轴向高度差落入预设范围中,或为晶圆300的平面度落入在预设范围中。驱动器210为精密位移驱动执行器,可用于误差补偿、微量进给和精密调整等;具体地,驱动器210可包括驱动元件(致动器)和微位移传递机构二部分;可选地,微位移驱动元件种类包括机电驱动类、电磁驱动类、压电/电致伸缩驱动类和磁致伸缩驱动类等。本申请实施例中的驱动器210还包括设于微位移传递机构端部的触点212;示例性地,驱动器210可为压电陶瓷驱动器、电致伸缩陶瓷驱动器或超磁致伸缩驱动器等,此处不做具体限定。晶圆接触孔110可为圆孔、椭圆孔、方孔、六边形孔、多边形孔或不规则孔等,此处不做具体限定。相应地,驱动器210的传递机构可为圆柱体、长方体或多边形柱体等,此处不做具体限定。同时,触点212可根据需求,配置为圆柱体、半球体、长方体或棱台等。晶圆制程中,需要通过晶圆载具真空吸附晶圆,以便执行曝光、显影和沉积等工序。晶圆载具可设置一定密度的晶圆接触孔110和驱动器210,进而能够在晶圆背部带有颗粒、晶圆质量问题或是晶圆工作台100磨损时,通过对应的驱动器210带动晶圆相应的接触区沿轴向做上下移动,以消除缺陷带来的凸点或凹点。示例性地,如图2所示,在晶圆存在凸点310缺陷时,可控制接触凸点310的驱动器210向下位移,以消除凸点310缺陷,使晶圆平整;如图3所示,在晶圆存在凹点320缺陷时,可控制接触凹点320的驱动器210向上位移,以消除凹点320缺陷,使晶圆平整。应该注意的是,基于上述结构,可手动向驱动模组发送信号,以指示对应的驱动器210产生位移,实现人工消除晶圆载具缺陷点;同时,还可采用计算机设备自动识别晶圆上的晶圆载具缺陷点,进而向驱动模组发送信号,以指示对应的驱动器210产生位移,实现设备自动消除晶圆载具缺陷点。本申请实施例中,驱动器210可通过触点212带动对应的晶圆接触区沿晶圆的轴向移动,以使晶圆趋于平整,有效降低晶圆载具缺陷点造成的影响,提高晶圆良率和产量。基于上述结构,可将晶圆的晶圆载具缺陷点从100纳米以上降低到1纳米,进而抵消晶圆载具缺陷点,降低对关键尺寸和套刻误差的影响。在一个示例中,晶圆接触孔110可为连通晶圆工作台100正面和背面的通孔,各驱动器210可靠近晶圆工作台100的背面设置,触点212通过传递机构伸出晶圆接触孔110;基于此,可方便单个驱动器210的更换和维修,降低维修成本且减少宕机时间。此外,驱动模组可设于晶圆工作台100内,与晶圆工作台100形成一体化的晶圆载具,基于此,能够增强晶圆接触孔110与驱动器210的匹配度,提高晶圆载具的操作精度,可进一步降低晶圆载具缺陷点带来的影响。在一个实施例中,驱动器210为设有位移反馈模块的驱动器。该位移反馈模块用于采集触点212的位移量。具体而言,驱动模组中的各个驱动器210均可对应设置位移反馈模块。驱动器210在通过触点212带动对应的接触区沿晶圆轴向移动时,该位移反馈模块可采集触点212的位移量,以便进行闭环控制;示例性地,闭环控制可根据触点212的位移量进一步确定驱动器210要进一步位移或是停止位移。基于上述结构,本申请实施例可提高驱动器210的移动精度,进一步降低晶圆载具缺陷点带来的影响。需要说明的是,位移反馈模块可主要由位移传感器构成;可选地,位移传感器的类型可为电位器式位移传感器、电感式位移传感器、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器或霍尔式位移传感器等。应该注意的是,根据位移反馈模块的感应方式不同,可将位移反馈模块设置在合适的位置,以便精确采集触点212的位移量,因此,此处不对位移反馈模块的位置进行限定。在一个实施例中,如图4所示,位移反馈模块为电容位移反馈模块214;电容位移反馈模块214围绕对应的触点212设置。具体而言,驱动器210可内置电容位移反馈模块214,该电容位移反馈模块214围绕触点212设置,可精确采集触点212的位移量,以便进行精确的闭环控制。在一个实施例中,如图5所示,驱动模组还包括连接驱动器210的信号处理模块。具体地,信号处理模块可用于将获取到的移动参数信号转换为电压信号,并将电压信号发送给驱动器210,以指示驱动器210进行位移输出。具体地,信号处理模块可主要由单片机、信号转换器、电压转换电路、数模转换器、比较器或放大电路等构成,此处不做具体限定。具体而言,驱动模组还可包括信号处理模块。可选地,信号处理模块可分别连接各个驱动器210;同时,一个信号处理模块也可连接一定数量的驱动器210,此时,晶圆载具需要配置多个信号处理模块;此外,一个信号处理模块也可对应连接一个驱动器210,此时,晶圆载具的驱动器210数量、信号处理模块数量和晶圆接触孔110的数量是相同的。具体地,信号处理模块可用于信号转换,将外部传输的移动参数信号转换成电压信号,进而将电压信号发送给驱动器210,驱动器210基于该电压信号进行相应的位移输出。基于上述结构,晶圆载具的信号处理模块可根据外部的移动参数,控制对应的驱动器210,便于实现晶圆载具的自动化控制,提高消除晶圆载具缺陷点的效率和精度。在一个实施例中,如图5所示,驱动模组还包括放大驱动模块。放大驱动模块连接在信号处理模块与驱动器210之间。具体而言,驱动模组中,信号处理模块与对应的驱动器210之间,可通过放大驱动模块来连接。其中,放大驱动模块可用于对信号处理模块传输的电压信号进行放大,进而将放大后的电压信号传输给驱动器210,以提高信号精度和驱动器210控制的可靠性。需要说明的是,驱动模组内,可为各驱动器210分别配置一个放大驱动模块;此外,也可采用放大驱动模块与选择电路的配合,实现对多个驱动器210的信号传输。在一个实施例中,如图5所示,位移反馈模块连接信号处理模块。具体地,信号处理模块还可用于获取位移量。具体而言,位移反馈模块连接信号处理模块,进而可将采集到的位移量传输给信号处理模块;信号处理模块可基于位移量进行闭环控制,或将位移量进一步传输给外部计算机设备,以完成闭环控制。在一个实施例中,驱动器210为压电陶瓷驱动器210。具体而言,驱动器210采用压电陶瓷驱动器210,其具有位移分辨率高、体积小、响应快和不发热等优点;进一步地,该驱动器210还可内置电容位移反馈系统,能够做到精确闭环控制。针对晶圆载具的位移需求,压感陶瓷驱动器210的精度(可达0.1纳米)和响应速率能够满足,并且,其器件的大小体积合适。在一个实施例中,如图6所示,各晶圆接触孔110按蜂窝状排列。具体而言,晶圆工作台100中的所有晶圆接触孔110可按蜂窝状排列,实现密集的接触孔排布,应该注意的是,晶圆接触孔110可设于对应的蜂窝单元的中心。示例性地,相邻晶圆接触孔110的中心间距的取值范围为3毫米至5毫米,例如3.5毫米、4毫米或4.5毫米等;晶圆接触孔110可为圆孔,该圆孔的直径取值范围为0.5毫米至1.5毫米,例如0.8毫米、1毫米或1.4毫米等。需要说明的是,各晶圆接触孔110也可按其他结构进行均匀排布,此处不一一举例说明。在一个实施例中,如图7所示,触点212可为圆柱状触点213。具体地,圆柱状触点213的高度取值范围为0.1毫米至0.2毫米,例如0.12毫米、0.15毫米或0.18毫米等。圆柱状触点213的直径取值范围为0.3毫米至0.4毫米,例如,0.33毫米,0.35毫米或0.37毫米等。各驱动器210也可按蜂窝状排列,实现密集排布。此外,驱动器210的传递机构的高度取值范围可为5毫米至5.5毫米,例如,5.15毫米、5.35毫米或5.45毫米等。在一个实施例中,如图8所示,晶圆工作台100还开设有真空抽气孔120和晶圆升降孔130。具体而言,晶圆工作台100上,还设有用于抽真空的真空抽气孔120,能够对晶圆进行真空吸附。进一步地,晶圆工作台100还可设有晶圆升降孔130(e-pinhole),基于该结构,设备的e-pin可穿过晶圆升降孔130,用于放置、移动晶圆时,将晶圆升起。在一个实施例中,如图8所示,晶圆工作台100内设有冷却水路140。具体而言,冷却水路140(lenscircuitwater,lcw回路),可用于吸收晶圆工作台100的产生的热量。可选地,冷却水路140均匀分布在晶圆工作台100内部,可更好地吸收驱动产生的热量,更好地控制温度对套刻误差的影响。示例性地,晶圆工作台为圆盘状工作台,冷却水路设于圆盘状工作台中。可选地,冷却水路的进水口和出水口可设于圆盘状工作台的侧壁,冷却水路的管路遍布在整个晶圆工作台的晶圆承载面下方。可选地,冷却水路的管路以螺线状设置于晶圆工作台中,或以蛇形线设置于晶圆工作台中。此外,以晶圆承载面为基础,可将晶圆工作台划分成多个单元,并为每个单元分别设置冷却水路;具体地,进水口可设于单元的侧壁边界处,管路从进水口开始,沿着单元边界盘旋设置、逐渐趋向于单元中心,并在靠近单元中心处调转旋转方向、沿着逐渐远离单元中心的方向盘旋设置,最终在靠近进水口的侧壁边界处,连接出水口,形成类似费马螺线的管路形状,如此设计能够有效增大管路面积,以便增强散热能力。例如,以晶圆承载面为基础,将晶圆工作台划分成6个单元,则每个单元轮廓可为60°扇形;针对该轮廓,可设置外围轮廓类似等边三角形的费马螺线状的管路;基于此,可通过多个冷却水路进行散热,提高散热效果。应该注意的是,管路内部无交错,同时,对相邻管路进行间隔设置。进一步地,冷却水路还可设有加热器,该加热器可靠近进水口设置,可用于加热冷却水,避免造成温差过大,影响晶圆制程。在一个实施例中,晶圆载具还可包括晶圆检测设备。晶圆检测设备连接信号处理模块。具体而言,晶圆检测设备可用于检测晶圆工作台承载的晶圆的缺陷点,还可用于根据晶圆检测的z-map发现的晶圆载具缺陷点(或其他晶圆平坦度问题),计算晶圆载具缺陷点的位置、高度信息,得到移动参数信号,并将移动参数信号发送给信号控制模块。信号控制模块将信号转化为电压信号,驱动电路放大信号后,驱动器根据放大的信号实现相应的位移。需要说明的是,晶圆检测设备可采用光学检测和/或电气检测等,此处不做具体限定。以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12当前第1页12
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