檢測從旋轉卡盤丟失的晶片的製作方法

2023-06-10 16:34:42 1

本發明涉及用於處理微電子襯底的表面的設備和方法，並且尤其涉及用於確定在處理期間微電子襯底是否被固定在位置上的設備和方法。

背景技術：

隨著有源部件的密度不斷增加，集成電路(ic)可以在微電子襯底(例如半導體襯底)上形成。ic可以通過連續的工藝處理來形成，所述連續的工藝處理形成根據需要執行電氣功能的結構。可以使對微電子襯底的處理自動化來以受控方式固定並且處理微電子襯底。一個方面可以包括在處理或加工期間使微電子襯底旋轉。旋轉可以實現在微電子襯底上的更均勻的處理。然而，旋轉速度可能是相對高的，使得在微電子襯底變得不固定時，襯底可能破裂並且處理設備可能被損壞。因此，可能期望的是，確定何時微電子襯底變得不固定並且停用旋轉機構，以降低襯底破裂的可能性並且防止或最小化因鬆動的微電子襯底而造成的對設備的損壞。

技術實現要素：

在微電子器件製造業中，器件製造在微電子襯底(例如，半導體晶片)上，該微電子襯底在半導體處理設備之間傳送、由半導體處理設備操作並處理。微電子襯底的直徑可以大於150mm，並且可以經受處理設備的多種類型的機械處理。機械處理的一個方面可以包括但不限於在處理期間使微電子襯底旋轉。機械處理可以包括將微電子器件固定至可以以至少50rmp的速度旋轉的旋轉機構。在大多數情況下，固定的微電子器件被成功地處理並且從處理設備中移除而沒有事故發生。然而，在一些情況下，微電子襯底可能變得不固定至旋轉機構。這可能造成襯底的破裂和對處理室的損壞，如果旋轉機構繼續旋轉並且在整個處理室中投射破裂的微電子襯底的部分，則損壞可能增加。

一種用於防止或者最小化對處理設備的損壞的方法可以包括微電子襯底檢測系統，該微電子襯底檢測系統在微電子襯底旋轉之前和旋轉期間確定微電子襯底是否被固定。在一個實施方式中，可以使用將微電子襯底固定在期望位置用於後續處理的任何機械裝置(例如，夾具)來夾持微電子襯底，後續處理可以包括使微電子襯底旋轉。可以由檢測系統來監測夾持機構定位，使得如果機構以不期望的方式改變位置，則檢測系統可以使旋轉停止以最小化對處理室的損壞。

在一個實施方式中，旋轉機構可以包括可以將微電子襯底固定至旋轉機構的至少兩個夾持部件。夾持部件可以機械致動以接觸微電子襯底並且將壓力施加至微電子襯底，使得微電子襯底在旋轉期間不能水平地或垂直地移動。然而，如果微電子襯底變得不固定，則由夾持部件施加的機械張力還可能改變位置或取向。因此，檢測系統可以監測夾持部件的位置，並且可以在位置的變化超過閾值量時至少部分基於夾持部件的位置來關閉旋轉機構。檢測系統可以包括磁體和磁檢測器，磁體和磁性檢測器被結合地使用以確定夾持部件的位置以及微電子襯底是否被固定。

在一個實施方式中，檢測系統可以包括耦接至旋轉機構的旋轉部分的一個或更多個磁體和耦接至處理設備的相對靜止部分的檢測傳感器。在微電子襯底處理期間當磁體繞著檢測傳感器旋轉時，檢測傳感器(例如，霍爾效應傳感器)可以監測磁體的場強度。可以教導檢測系統將某些場強度讀數識別為指示微電子襯底被適當地固定。同樣地，還可以教導檢測系統將某些場強度讀數解釋為指示微電子襯底可能未被適當地固定。例如，可以設置觸發值或閾值，使得當場強度超過或低於該觸發值時，無論處理或加工是否已經完成，旋轉機構都停止旋轉。

在一個實施方式中，三個或更多個磁體可以被布置成鄰近夾持部件，使得夾持部件的移動或取向改變磁體相對於檢測傳感器的位置和/或取向。檢測系統可以至少部分地基於場強度幅值和/或場強度的變化來識別磁體的位置或取向。在該實施方式中，夾持部件的位置可以與指示固定的微電子襯底的場強度相關。然而，當場強度超過或低於觸發值的閾值量時，這可以指示微電子襯底可能不再固定至旋轉機構。因此，旋轉機構可以開始減速或者被關閉以最小化因未固定的微電子襯底而造成的對處理室的進一步損壞。

在另一實施方式中，磁體可以包括不同的極性，使得場強度特徵可以被極化並且可以提供可以由檢測系統監測的雙特徵能力。磁體之間的極性差異可以產生可以用來確定微電子襯底是否被適當地固定至旋轉機構的不同的場強度特徵。因此，可以存在可以被監測以確定微電子襯底是否被適當地固定至旋轉機構的兩種類型的信號。可以單獨地或結合使用兩種信號來關閉旋轉機構。因此，檢測系統可以使用針對每個信號的閾值來觸發關閉旋轉機構。

在另一實施方式中，處理設備可以包括控制器，該控制器可以包括可以存儲並且執行計算機可執行指令以實現上述檢測系統的計算機處理器和存儲器部件。例如，存儲器可以包括管理或控制處理室內的處理過程的處理部件。確定在處理過程期間微電子襯底是否被適當地固定的檢測部件也可以存儲在存儲器中(但是不要求這樣)。在一個方法實施方式中，控制器指示處理設備將微電子襯底耦接至處理室內的旋轉卡盤。微電子襯底可以由在打開位置與閉合位置之間致動的夾持機構機械地固定。當控制器確定夾持機構處於閉合位置時，旋轉卡盤可以旋轉。檢測部件可以至少部分地基於由可以鄰近磁體的檢測傳感器(例如，霍爾效應傳感器)檢測到的磁體的場強度來確定夾持機構處於閉合位置。然後控制器可以開始使微電子襯底旋轉，使得檢測傳感器可以在磁體經過檢測傳感器時檢測磁體的場強度。如上所述，場強度可能取決於夾持機構的位置而變化。檢測部件可以將場強度信號與閾值相比以確定夾持機構是否可能處於相同或相似的位置。在一個實施方式中，當場強度信號低於閾值時，可以認為微電子襯底被夾持機構固定。然而，當場強度信號越過閾值時，可以認為微電子襯底丟失或未被夾持機構固定。因此，控制器可以使旋轉卡盤停止旋轉。

附圖說明

併入並且構成本說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施方式，並且與上面給出的本發明的發明內容和下面給出的具體實施方式一起用於說明本發明。此外，附圖標記最左邊的數字標識該附圖標記第一次出現的附圖。

圖1示出了可以包括旋轉機構和微電子襯底位置檢測系統的處理系統的示意表示。

圖2示出了包括夾持部件、磁體以及檢測傳感器的旋轉機構的一個實施方式的底視圖。

圖3示出了由處理系統使用以檢測微電子襯底的位置的檢測傳感器和磁性部件的示意表示。

圖4示出了說明用於確定何時旋轉機構可以空閒的方法的一個實施方式的圖。

圖5示出了用於檢測微電子襯底是否被固定在旋轉機構中的一個方法的流程圖。

具體實施方式

在各種實施方式中描述了用於從襯底選擇性地移除材料的方法。相關領域的技術人員將認識到：可以在沒有一個或更多個具體細節或者有其他替代和/或額外方法、材料或部件的情況下，實現各種實施方式。在其他情況下，沒有詳細示出或描述公知的結構、材料或操作以避免使本發明的各種實施方式的各方面變得模糊。類似地，為了說明，闡述了具體數字、材料以及配置以提供對本發明的透徹理解。然而，可以在沒有具體細節的情況下實現本發明。此外，要理解的是，附圖中示出的各種實施方式是說明性的圖示並且不一定按比例繪製。

在整個本說明書中，提及的「一個實施方式」或「實施方式」意指結合實施方式所描述的特定特徵、結構、材料或特性包括在本發明的至少一個實施方式中，但是並不表示它們出現在每個實施方式中。因此，在整個本說明書的各種位置出現的短語「在一個實施方式中」或「在實施方式中」不一定指的是本發明的同一實施方式。此外，可以以任何適當的方式將特定特徵、結構、材料或特性組合在一個或多個實施方式中。各種額外的層和/或結構可以包括在其他實施方式中，和/或所描述的特徵可以在其他實施方式中省略。

如本文使用的，「微電子襯底」通常指代根據本發明被處理的對象。微電子襯底可以包括器件的任何材料部分或結構，特別是半導體或其他電子器件，並且微電子襯底可以例如是基底結構，例如在諸如薄膜等的基底結構上或覆蓋諸如薄膜等的基底結構的半導體襯底或層。因此，不意在將襯底限制於任何特定的基結構、底層或覆蓋層、圖形化的或非圖形化的，而相反，預期包括任何這樣的層或基結構以及層和/或基結構的任何組合。下面的描述可以提及特定類型的襯底，但這僅是為了說明目的而非進行限制。除了微電子襯底之外，還可以使用本文描述的技術來清潔掩膜襯底，掩膜襯底可以用於使用光刻技術來圖形化微電子襯底。

現在參照附圖，圖1提供了可以用來處理微電子襯底(未示出)的代表性系統100的示意圖以及旋轉卡盤104的一個實施方式的截面圖102，其中，所述旋轉卡盤104用於在處理室106中的處理期間固定微電子襯底。在一個實施方式中，處理室106的處理可以包括使微電子襯底旋轉以實現或改進對微電子襯底的處理。處理可以包括但不限制於在處理室106中將微電子襯底暴露於氣體和/或化學物質。為了實現處理，系統100可以包括但不限制於：可以提供各種化學流體(例如，氣相、液相或者前述的組合)的一個或多個流體輸送系統108，微電子襯底可以在各種條件(例如，溫度、壓力、時間等)下暴露於這些流體。如化學處理領域的普通技術人員所理解的，流體輸送系統108可以包括管道和可以控制被輸送至處理室106的化學流體的流量、濃度和/或溫度的各種控制機構。系統100還可以包括排出系統110，該排出系統110可以將化學流體或處理的副產物從處理室106移除。如本領域普通技術人員所理解的，排出系統可以包括用於使用能夠使氣體或液體沿一定方向流動的壓差系統來移除氣體和/或液體的各種技術。排出系統100還能夠使用本領域已知的技術來控制從處理室106移除化學物質的速率。

系統100還可以包括控制器112，該控制器112可以控制或管理用於將微電子襯底移動至處理室106中或移動至處理室106外的操作以及對用於處理的化學物質的輸送和移除。控制器112的一個方面可以是在處理之前、期間和/或之後監測微電子襯底的運動。例如，一個處理條件可以包括當化學物質存在於處理室106中時使微電子襯底旋轉。然而，可能期望的是，可以在處理之前、期間和/或之後確定微電子襯底被固定至旋轉卡盤104。控制器112可以與被結合到旋轉卡盤104中的檢測系統交互，檢測系統可以將電信號提供給可以存儲在存儲器116中的檢測部件114。如圖1所示，控制器112可以通過通信網絡120(例如，虛線)與系統100的部件電通信。

在該實施方式中，檢測部件114可以包括計算機可執行指令，所述指令可以在計算機處理器118上執行以確定電信號是否指示微電子襯底被適當地固定至旋轉卡盤104。以類似的方式，處理部件120可以包括控制或操作流體輸送系統108和排出系統110的計算機可執行指令。

提供給檢測部件114的電信號(未示出)可以由檢測傳感器122提供，該檢測傳感器122可以監測旋轉卡盤104的指示微電子襯底被適當地固定的某個方面。在圖1的實施方式中，微電子襯底可以包括夾持機構124，該夾持機構124可以由機械裝置126(例如，彈簧)使用樞軸關節128致動以施加將微電子襯底固定至旋轉卡盤104的壓力。在這種情況下，夾持機構124可以如雙向箭頭指示的橫向移動。微電子襯底可能被適當地固定的一個指示是夾持機構124的位置。可以通過使用可以與夾持機構124共同移動的位置指示器128(例如，磁體)來監測位置。例如，當微電子襯底從旋轉卡盤104丟失或者移除時，由於機械裝置126的抵抗阻力的缺失，因此夾持機構124可以移動。檢測傳感器122可以檢測該移動並且生成可以由檢測部件114理解以確定微電子襯底未被適當地固定的電信號。因此，控制器112可以指示旋轉卡盤104停止旋轉以防止因鬆動的微電子襯底而造成的對處理室102的額外的損壞。

位置指示器128可以包括任何這樣的部件：其可以由檢測傳感器122觀測並且能夠提供夾持機構124已經移動或者微電子襯底不再固定至旋轉卡盤104的指示。在一個實施方式中，位置指示器128可以是發出磁場的磁體，磁場可以在磁體上或根據距磁體的距離方面而在幅值上變化。檢測傳感器122能夠檢測磁場強度的變化並且可以生成可以表示磁場強度的電信號。在一個實例中，檢測傳感器122可以包括可以響應於檢測到磁場而生成電壓的霍爾效應傳感器。電壓幅值可以取決於磁場強度的幅值而變化。例如，取決於磁體類型，場強度越高則可以生成的電壓越高並且場強度越低則可以生成的電壓越低。因此，位置指示器128的位置可以利用霍爾效應傳感器檢測到的場強度來近似或與其相關。至少，磁場強度的變化可以指示位置指示器128的位置已經移動，從而指示夾持機構124已經移動。該移動可以歸因於微電子襯底不再被適當地固定至旋轉卡盤104。

將在圖3的描述中更詳細地描述磁體與磁性傳感器之間的交互。將在圖4和圖5的描述中更詳細地描述敘述檢測部件114和檢測傳感器122的操作的一個實施方式。

圖2從底視圖的視角示出了旋轉卡盤104的一個實施方式200，旋轉卡盤104可以包括檢測傳感器122和位置指示器128的組合。雖然示出了三對檢測傳感器122和位置指示器128，但是總的對數可以改變並且不要求檢測傳感器122與位置指示器128之間的配對。例如，多個位置指示器128可以與單個位置檢測器122一起使用，反之，多個位置檢測器122可以與單個位置指示器128一起使用。

在圖2的實施方式中，旋轉卡盤104可以包括耦接至相應的致動機構202的三個夾持機構(未示出)，其中，所述致動機構202可以施加壓力以固定微電子襯底(未示出)。致動機構202可以固定至可以提供支持或槓桿作用的相應安裝臂204，使得位置指示器128可以相對於安裝臂沿垂直方向、沿水平方向或者二者的組合而移動。例如，當安裝臂204可能被定位以固定微電子襯底時，位置指示器128可以被定位在檢測傳感器122的已知距離內。以這種方式，檢測傳感器122能夠檢測並生成能夠用於使用檢測部件114來識別位置的電信號。當位置指示器128圍繞中心組件206旋轉時，靜止的檢測傳感器122可以在位置指示器128經過時針對位置指示器128中的每個生成電信號，並且提供指示位置指示器128的位置的可觀測信號。在該磁體實施方式中，可觀測信號可以是可以由霍爾效應傳感器(例如，檢測傳感器122)檢測的磁場。然而，在其他實施方式中，可觀測信號可以包括光、電壓、電力、電流、熱量或前述的組合。檢測傳感器122和位置指示器128可以被適當地配置成生成和/或檢測可以提供被給控制器112的可觀測信號。

圖3示出了由處理系統100使用以檢測微電子襯底(未示出)相對於旋轉卡盤104(未示出)的位置的檢測傳感器122(例如，霍爾效應傳感器)和位置指示器128(例如，磁體)的示意表示。

在該實施方式中，磁體302可以發出可以由霍爾效應傳感器306檢測的磁場304。磁場304的場強度可以隨著距離而變化，使得磁體302與霍爾效應傳感器306之間的相對位置308可以與場強度的幅值有關。霍爾效應傳感器306可以生成可以指示相對位置308的電壓或電信號。雖然相對位置308被示為水平距離，但是相對位置可以在x方向、y方向以及z方向內改變。可以以能夠使霍爾效應傳感器306檢測從磁體302發出的磁場(例如，可觀測信號)的任何方式改變位置。檢測部件114可以被配置成將磁場的任何部分與指示微電子襯底被旋轉卡盤104牢固地固定的幅值相關。

在一個實施方式中，磁體302可以在極性方面變化，使得由霍爾效應傳感器306檢測到的磁場可以使兩種不同類型的電信號被生成並且被提供給檢測部件114。將在圖4的描述中描述該實施方式的示例。

在其他實施方式中，可觀測信號可以不是磁場。例如，可以通過合適的檢測傳感器122來檢測可以由位置指示器128發出的光或者由位置指示器128施加的壓力。例如，光的強度可以由光傳感器(未示出)檢測，並且可以使用壓力傳感器(未示出)來檢測壓力的變化。然而，檢測部件114可以被配置成將可觀測信號與夾持機構124的位置以及微電子襯底是否被旋轉卡盤104適當地固定相關。

圖4包括示出了用於至少部分地基於檢測部件114從檢測傳感器122接收到的信號來確定何時旋轉卡盤104可以停止旋轉的方法的一個實施方式的圖400。概括地，檢測部件114可以監測來自檢測傳感器122的信號並且可以將所述信號與一個或多個閾值水平(例如，南極性閾值402、北極性閾值404)相比。

不同的閾值水平可以與具有不同極性的磁體相關聯。在一個實施方式中，旋轉卡盤104可以包括多個位置指示器128，多個位置指示器128可以包括不同的可觀測特徵。例如，位置指示器128可以包括但不限於具有不同極性(例如，北極或南極)的磁體，其中，所述具有不同極性的磁體可以產生可以與夾持機構124的同一位置相關的不同的電信號。電信號可以由檢測部件114單獨地或者組合地使用以確定是否使旋轉卡盤104停止。

圖400包括：與信號強度(例如，信號軸406)、旋轉卡盤104每分鐘的轉數(例如，rpm軸408)以及時間(時間軸410)有關的信息的組合。時間沿著時間軸410從左到右增加，圖400在旋轉卡盤104以rpm線412的1000rpm旋轉的中間處理期間開始。南磁體414(例如，檢測傳感器122)的信號強度在略低於180處開始，北磁體416(例如，檢測傳感器122)在大約80處開始。如上所述，信號強度可以由生成與來自磁體302的可觀測信號(例如，磁場304)相關的電壓的霍爾效應傳感器306生成。圖400中所示的幅值意在為了說明而非意在將權利要求的範圍限制於信號軸406、rpm軸408或者時間軸410上的值。

在圖4的實施方式中，檢測部件114可以監測南磁體414信號和北磁體416信號。檢測部件114可以將信號與它們各自的閾值相比。例如，當南磁體信號斜升至大約240並且越過南極性閾值402時，檢測部件114可以確定微電子襯底未被固定並且指示旋轉卡盤104停止旋轉。在斜降點412處示出了在零rpm處結束的斜降的轉折。在另一實施方式中，檢測部件114可以使用北磁體416信號來確定微電子襯底未被固定。如圖4所示，北磁體416信號可以越過北極性閾值水平404，並且檢測部件114可以指示旋轉卡盤104停止旋轉。在又一實施方式中，檢測部件114可以結合使用南磁體414信號和北磁體416信號二者來確定微電子襯底未被適當地固定。在該實例中，南磁體414信號和北磁體416信號二者均應該在檢測部件114使旋轉卡盤104停止之前越過它們各自的閾值水平。

閾值水平(例如，南極性閾值402等)可以通過實驗或者夾持機構124的教導來確定。以這種方式，可以通過利用旋轉卡盤104夾持微電子襯底並且在檢測部件中設置夾持設置值來確定閾值水平。然後緩慢地釋放微電子襯底直到微電子襯底鬆動，並且在檢測部件114中將來自霍爾效應傳感器306的電壓設置為閾值水平，該閾值水平在處理期間觸發旋轉卡盤104的停止，如圖4所示。

在另一實施方式中，閾值水平可以基於設置偏差量，例如到來的磁體信號的百分比變化。例如，如果信號的幅值偏差超過10％或20％，則檢測部件114可以確定微電子襯底未被適當地固定並且使旋轉卡盤104停止。在其他實施方式中，可以將信號歸一化以減少異常事件(例如，不期望的信號峰值)的影響，並且通過防止錯誤關閉來提供對旋轉卡盤104的更好的控制。

圖5示出了用於檢測微電子襯底是否固定在旋轉卡盤104中以及當確定微電子襯底丟失或未固定時停止旋轉的一種方法的流程圖500。如上所述，可以使用控制器112來控制旋轉卡盤104及其夾持機構124。控制器112還可以確定微電子襯底是否被適當地固定至旋轉卡盤104。流程圖500描述了用於實現該實施方式的一種方式。

在塊502處，系統100可以包括可以將微電子襯底從運載盒轉移至處理室106的裝卸機構。裝卸機構可以將微電子襯底放置在旋轉卡盤104上，控制器112可以在處理微電子襯底之前致動夾持機構124。

在一個實施方式中，旋轉卡盤104可以包括可以耦接至夾持機構124的位置指示器128。可以以指示微電子襯底被固定至旋轉卡盤104的某種方式來定位位置指示器128。例如，夾持機構124可以從打開位置移動至閉合位置。打開位置與閉合位置之間的移動還可以使位置指示器128相對於檢測傳感器122移動。控制器112可以從檢測傳感器接收可以被理解為指示微電子襯底是否被適當地固定的信號。

在塊504處，當檢測部件114確定微電子襯底被夾持機構124適當地固定時，控制器112可以指示旋轉卡盤旋轉。如上所述，檢測部件114可以將來自檢測傳感器122的信號與存儲在存儲器116中的值或特徵相比。

在塊506處，當旋轉卡盤104在對微電子襯底的處理期間旋轉時，檢測傳感器122可以繼續檢測來自位置指示器128的信號或者位置指示器128的位置。

在一個實施方式中，位置指示器128可以包括一個或多個磁體，當夾持機構124被致動以固定微電子襯底時，該一個或多個磁體可以被移動或定位。磁體可以由已經被磁化的鐵磁材料(例如，貼、鎳)製成並且可以具有可以指示從磁體發出的磁場的方向的北極性或南極性。可以具有距離或位置相關特徵的磁場可以指示磁體相對於檢測傳感器122的位置。例如，可以基於磁場如何影響其周圍的環境來表徵磁場。在一個實施方式中，磁場可以被表徵為施加在運動的帶電粒子上的力，使得磁場可以誘導電子的運動並且在另一非接觸物體內生成電流。電流的幅值可以指示磁場的強度，磁場的強度可以用來確定距非接觸物體的距離。以這種方式，可以使用電流來估計磁體的位置。例如，可以基於由鄰近的磁場在檢測傳感器122中生成的電流來推斷夾持機構124的位置。

在塊508處，當旋轉卡盤104旋轉時，控制器112可以接收來自可以與位置指示器128鄰近的至少一個檢測傳感器122的信號。該信號可以反映來自磁體的磁場強度，使得可以估計夾持機構124的位置。該估計可以推斷微電子襯底是否牢固地連接至旋轉卡盤104，使得微電子襯底以與旋轉卡盤104大約相同的速度旋轉，和/或保持相對於流體輸送系統108埠或入口的穩定的x-y-z位置。

在該實施方式中，信號可以具有可以與適當地固定的微電子襯底關聯的第一特徵。當檢測部件114檢測到或分析了該第一特徵信號時，控制器112可以繼續使旋轉卡盤104旋轉。然而，當第一特徵信號被第二特徵信號代替時，控制器112可以響應或採取行動。

在塊510處，當檢測到第二特徵信號時，控制器112可以降低旋轉卡盤104的旋轉速度。在一個實施方式中，第二特徵信號可以是超過或低於指示微電子襯底可以不再被旋轉卡盤104適當地固定的閾值的任何值。上面在圖4的描述中描述了閾值與信號之間的交互。

雖然上面僅詳細描述了本發明的某些實施方式，但是本領域技術人員將容易理解，在實質上不偏離本發明的新穎性教導和優點的情況下，在實施方式中許多修改是可行的。因此，意在將所有這樣的修改包括在本發明的範圍內。