CN104851824B - 基板处理设备及基板处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基板处理设备及基板处理方法。基板处理设备包括工序腔室、支撑单元、挡板、气体供应部及阻塞构件等。支撑单元包括基座及环绕基座提供的陶瓷环。在陶瓷环上提供有引导设备，在处理对象物与陶瓷环的间提供有间隙Gap，从而使基座与处理对象物的间的空气排出顺畅，以防止在工序处理时因空气膨胀而导致衬底的龟裂及扭曲等。

Description

基板处理设备及基板处理方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理基板的设备及方法，更详细而言，本发明涉及一种利用电浆处理基板的设备及方法。

背景技术

经受前端(FEOL：Front End Of Line)工序的衬底，其厚度超过所需要厚度以上，因而需要经由背面研磨(Back Grinding)工序而变薄。然而，厚度过薄，衬底不容易操作(Handling)。因此，为衬底操作，利用粘合剂将载体附着于衬底。载体在作为后续工序的芯片粘接(Chip Bonding)、底部填充(Underfill)、成型(Molding)工序后移除。

载体移除后，衬底在附着于框架环上所固定的安装用带的状态下进行操作。安装用带不仅使得衬底的操作容易，而且在衬底分离为个别芯片时防止芯片散开。

在移除载体的衬底上，粘合剂移除不完全而留下一部分。残余粘合剂不容易移除。

发明内容

本发明的实施例提供一种基板处理设备，其能够容易地移除在移除载体后衬底上的残余粘合剂。

另外，本发明的实施例提供一种能够防止安装用带变性的基板处理设备。

另外，本发明的实施例提供一种能够在工序处理时防止衬底的扭曲或龟裂的基板处理设备。

另外，本发明的实施例提供一种能够在工序处理时防止对腔室内部单元的损坏(Damage)的基板处理设备。

本发明的目的不限定于此，未提及的其他目的为本领域技术人员能够根据以下记载而明确理解的。

本发明提供一种基板处理设备。根据一个实施例，基板处理设备包括：工序腔室，其内部形成有空间；支撑单元，其位于工序腔室内部，支撑处理对象物；气体供应部，其向工序腔室内部供应工序气体；且支撑单元包括：基座；陶瓷环，其环绕基座来提供；陶瓷环在其边缘区域处形成有引导设备，以用于诱导处理对象物与基座之间空气的排出。

引导设备以从陶瓷环的顶部延长至底部的形态或从陶瓷环的顶部延长至与底部隔开恒定距离的位置的形态来提供。

处理对象物包括：框架环；安装用带，其固定于框架环的内侧面；以及完成背面研磨的衬底，其附着于安装用带的顶部；且引导设备从陶瓷环的外侧面向内侧面形成至与框架环的底部相向的区域。

在处理对象物与陶瓷环之间提供间隙。

还包括阻塞构件，其覆盖安装用带，以使得安装用带不暴露于电浆。

另外，本发明提供一种基板处理方法。根据一个实施例，基板处理方法包括：将完成背面研磨的衬底附着于在框架环上所固定的安装用带以构成处理对象物的步骤；使处理对象物位于基座的步骤；以及，利用激发成电浆的工序气体来移除衬底表面的粘合剂残余物的步骤。

该方法的特征在于，在使处理对象物位于基座的步骤中，该处理对象物经配置使框架环的底部与引导设备相向。

该方法的特征在于，在移除粘合剂残余物的步骤中，将该安装用带及该框架环由阻塞环覆盖。

根据本发明的实施例，完全移除在移除载体后衬底上的残余粘合剂。

另外，根据本发明的实施例，切断安装用带暴露于电浆，因而防止安装用带的变性。

另外，根据本发明的实施例，为诱导安装用带与基座之间空气的排出，在陶瓷环上提供引导设备等，从而能够容易地进行空气的排出，在工序进行时防止衬底的扭曲或龟裂等。

附图说明

图1为示出本发明实施例的基板处理设备中提供的处理对象物的立体图。

图2至图8为依次示出制作图1所示的处理对象物的过程图。

图9为简要示出本发明实施例的基板处理设备的剖面图。

图10为示出本发明一个实施例的陶瓷环的立体图。

图11为示出本发明一个实施例的基座与阻塞构件的俯视图。

图12为展示沿图11的A-A'线截取的支撑单元320与阻塞构件350的剖面图。

图13为示出本发明另一实施例的陶瓷环的立体图。

图14及图15为示出本发明实施例的利用在处理空间内部实施电浆的发生及处理对象物的处理的基板处理设备图。

其中，附图标记说明如下：

30：基板处理设备

50：处理对象物

51：衬底

51a：衬底

51b：衬底

51c：衬底

52：硅贯通电极

52c：衬底

53：凸块

54：载体

55：粘合剂

55a：粘合剂/粘合层

61：芯片粘接

62：底部填充

63：成型

71：框架环

72：安装用带

310：工序腔室

311：主体

312：密闭盖

313：排气孔

314：扩散空间

317：排气管线

320：支撑单元

322：基座

324：陶瓷环

324a：容纳槽

324b：引导设备

324c：垫片

330：挡板

331：分配孔

340：气体供应部

342：气体埠

344：气体供应管线

346：气体储集部

350：阻塞构件

351：阻塞环

352：主体

353：内侧部

354：外侧部

355：升降构件

361：移动杆

362：第一杆

363：第二杆

364：第三杆

365：托片

368：驱动部

370：电浆源

372：天线

374：电源

410：排气板

411：排气孔

G：间隙

具体实施方式

以下参照附图，更详细地说明本发明的实施例。本发明的实施例可变形为多种方式，不得解释为本发明的范围限定于以下实施例。本发明实施例用于向本领域技术人员更完全地说明本发明。因此，为更明确地强调说明，对附图中组件的形状进行夸大。

图1为示出本发明实施例的基板处理设备中提供的处理对象物的立体图，图2至图8为依次示出制作图1所示的处理对象物的过程图。

如图1至图8所示，提供如图2所示完成前端(FEOL)工序的衬底51。在衬底51上，如图3所示依次形成有硅贯通电极(TSV：Through Silicon Via)52及粘合于载体54的凸块53。载体54作为硅或玻璃材质的板，当衬底51经过背面研磨工序时，因厚度非常薄而难以操作，因而，要提供来用于衬底51的操作。载体54通过粘合剂55而粘合于衬底51顶部。

为减小封装(Package)的组装尺寸，将附着有载体54的衬底51提供至背面研磨(Back Grinding)工序。经受前端(FEOL)工序的衬底51由于厚度不必要地过厚，因而如图4所示，在背面研磨工序中将衬底51背面研磨得极薄。

背面研磨工序后，衬底51a如图5所示进行倒装(flip)、芯片粘接(chip bonding)61。而且，如图6所示，依次进行底部填充(under fill)62与成型(molding)63工序。

如图7所示，完成成型63工序的衬底51b附着于在框架环71所固定的安装用带72上。框架环71为具有大于衬底51b的半径的环形状，其以不锈钢(Stainless)或SUS材质来提供。安装用带72作为厚度较薄的薄膜，薄膜本身难以支撑衬底51b，因而将其固定于框架环71。安装用带72由3层构成，由基底Base薄膜、使衬底粘合的粘合层以及对其进行保护的保护薄膜构成。框架环71具有大于衬底51b的半径，因而从上部观察时，在框架环71与衬底52b的间区域，安装用带72暴露于外部。

将衬底51b附着于安装用带72后，如图8所示移除载体54。载体54移除后，安装用带72暂时替代载体54作用，以衬底51c附着于安装用带72的状态提供给工序。框架环71及安装用带72使得衬底51c的操作更为容易。而且，安装用带72在衬底51c划片(Dicing)分离成个别芯片时，使得芯片因粘合力而不散开或损失。

在移除载体54的衬底51c的顶部，残留有粘合剂55a，因而要求用于对此进行移除的追加工序。本发明的一个实施例的基板处理设备30执行利用电浆移除残留于衬底51c的粘合剂55a的工序。

图9为示出本发明一个实施例的基板处理设备30的图。如图9所示，基板处理设备30包括工序腔室310、支撑单元320、挡板330、气体供应部340、阻塞构件350以及电浆源370。基板处理设备30利用电浆移除衬底51c上残留的粘合剂55a。

工序腔室310提供执行工序处理的空间。工序腔室310具有主体311及密闭盖312。主体311顶部敞开，在内部形成有空间。在主体311的侧壁形成有使处理对象物50出入的开口(未图示)，开口通过诸如狭缝门(slit door)(未图示)这样的开闭构件而开闭。开闭构件在工序腔室310内执行处理对象物50处理期间封闭开口，在处理对象物50搬入工序腔室310内部时及搬出至工序腔室310外部时，打开开口。

在主体311的下部壁形成有排气孔313。排气孔313与排气管线317连接。经由排气管线317来调节工序腔室310的内部压力，在工序中发生的反应副产物排出至工序腔室310外部。

密闭盖312与主体311的上部壁结合，覆盖主体311的敞开顶部，使主体311内部密闭。密闭盖312的上端与气体供应部340连接。在密闭盖312上形成有扩散空间314。扩散空间314越靠近挡板330，宽度越逐渐变宽，从而具有反漏斗形状。

支撑单元320位于工序腔室310内部。支撑单元320支撑处理对象物50。支撑单元320包括基座322及陶瓷环324。处理对象物50配置于支撑单元320的顶部，使得衬底51c的底部与基座322的顶部相向，框架环71的底部与陶瓷环324的顶部相向。此时，安装用带72及衬底51c由于柔软而在安装用带72与基座322之间形成有空气层，该空气层难以通过框架环71的负载而排出至外部。因此，当为工序而降低工序腔室310内的压力时，空气层因压力差而膨胀，因而衬底51c中会发生龟裂及扭曲现象等。

基座322支撑衬底51c。在基座322内部，可形成有供冷却流体循环的冷却流路(未图示)。冷却流体沿着冷却流路循环，冷却基座322与处理对象物50。由于冷却流体的循环，抑制衬底51c在电浆工序过程中的温度上升。

陶瓷环324提供成环绕基座322的上部侧面。

图10为图9的陶瓷环324的立体图，图11为图9的支撑单元320及阻塞构件350的俯视图，图12为示出沿图11所示的A-A'线截取的支撑单元320与阻塞构件350的剖面图。如图9至图12所示，在陶瓷环324的边缘区域形成有容纳槽324a。容纳槽324a从陶瓷环324的外侧面向内侧弯入，以使得托片365能向上下方向移动。容纳槽324a可沿陶瓷环324的四周而形成为多个。根据实施例，容纳槽324a可在陶瓷环324的一侧形成2个，在与的对称的陶瓷环324的另一侧形成2个。

在陶瓷环324的边缘区域形成有引导设备324b。引导设备324b从陶瓷环324的外侧面向内侧面，弯入至与框架环71的底部相向的区域，使得安装用带72的底部不暴露于电浆。引导设备324b以从陶瓷环324的顶部延长至底部的方式来提供。引导设备324b可环绕基座322提供为多个。通过引导设备324b来缓和安装用带72因框架环71的负载而受压，从而使得无法从安装用带72与基座322之间排出的空气实现顺畅排出。

在陶瓷环324与配置于陶瓷环324上的框架环71之间可提供有间隙(Gap)G。间隙G可通过在陶瓷环324及框架环71之间提供的垫片324c而形成。根据一个示例，垫片324c可提供成从陶瓷环324的顶部凸出。垫片324c可以以向上凸出成形的针或半球形状来提供。垫片324c环绕基座322相互隔开地提供为多个。通过提供间隙G能够防止安装用带72因框架环71的负载而受压。因此，与仅形成引导设备324b的情形相比，此举使得无法从安装用带72与基座322之间排出的空气实现更顺畅排出。

图13为用于例示另一实施例的图9所示陶瓷环324的图。如图13所示，引导设备324b以从陶瓷环324的顶部延长至与底部隔开恒定距离处的位置的形态来提供。此外，陶瓷环324的形态、结构及功能等与上述实施例的情形相同。

再如图9所示，挡板330通过连结构件而结合于主体311的上部壁。挡板330呈圆盘形状，与基座320的顶部平行地配置。挡板330为铝材质，其于表面氧化后提供。挡板330上形成有分配孔331。为均匀供应自由基，分配孔331在同心圆柱上按恒定间隔形成。在扩散空间314扩散的电浆流入分配孔331。此时，诸如电子或离子等的带电粒子被挡板330挡住，诸如氧自由基等不带电荷的中性粒子通过分配孔331，从而供应至处理对象物50。

气体供应部340可提供于密闭盖312的上部。气体供应部340可提供为一或多个。气体供应部340具有气体埠342、气体供应管线344以及气体储集部346。

气体供应管线344连接于气体埠342。气体埠342结合于密闭盖312的上部。通过气体埠342供应的气体流入密闭盖312内部上端，在密闭盖312内部上端激发为电浆。工序气体包括氧气及氮气，为提高粘合剂的移除效率，可添加氟类气体。

电浆源370在密闭盖312内部上端从通过气体供应部340而供应的气体产生电浆。根据一个示例，电浆源370可为电感耦合型电浆源。电浆源370具有天线372及电源374。所产生的电浆流入扩散空间314。

天线372提供于密闭盖312上端的外部，缠绕密闭盖312上端外部侧面多圈地来提供。天线372的一端连接于电源374，而另一端接地。

电源374向天线372接入电力。根据一个示例，电源374可向天线372接入高频电力。

如图9、图11及图12所示，阻塞构件350切断安装用带72暴露于电浆。阻塞构件350使处理对象物50安装于支撑单元320的顶部，抬起放置于支撑单元320的处理对象物50。阻塞构件350包括阻塞环351及升降构件355。

阻塞环351位于陶瓷环324的上部以覆盖衬底51c与框架环71之间。阻塞环351以陶瓷材质提供。阻塞环351为环形状，其内径小于衬底52c的外周，其外径可小于或与框架环71的外径相应。阻塞环351具有可从衬底51c的边缘区域覆盖框架环71的外侧边缘区域的宽度。阻塞环351具有主体352、内侧部353以及外侧部354。主体352呈环形状，与露出于外部的安装用带72区域相向配置。主体352与安装用带72保持恒定间隔。内侧部353从主体352的内侧向下倾斜地延长，其末端与衬底51c的边缘区域接触。外侧部354自主体352的外侧向下倾斜地延长，其末端与框架环71接触。阻塞环351与安装用带72不接触以覆盖衬底51c与框架环71之间区域。

阻塞环351切断安装用带72暴露于电浆。阻塞环351由于内侧端353与衬底52c接触或相邻，而外侧端354与框架环71接触或相邻，因而切断电浆流入安装用带72侧。在安装用带72暴露于电浆的情况下，安装用带72变长，处理对象物50的操作出现问题从而使安装用带72变性。变性的安装用带72不仅不易移除，而且发生无法完全移除进而在衬底51c上残留一部分的问题。阻塞环71切断安装用带72暴露于电浆，从而预防上述问题的发生。

升降构件355使阻塞环351升降。处理对象物50放置于支撑单元320或从支撑单元320抬起时，升降构件355抬起阻塞环351。而且，在处理对象物50放置于支撑单元320期间，升降构件355将阻塞环351向下降下以覆盖安装用带72。升降构件355包括移动杆361、托片365以及驱动部368。

移动杆361支撑阻塞环351，使阻塞环351升降。根据实施例，移动杆361以三个杆362至364相互连接的结构来提供。第一杆362支撑阻塞环351。第二杆363在第一杆362的下部支撑第一杆362，在内侧形成可使第一杆362升降的空间。第一杆362可向上下方向移动，其位于第二杆363的内侧与第二杆363的上部。

第三杆364在第二杆363的下部支撑第二杆363，在内侧形成可使第二杆363升降的空间。第二杆363可向上下方向移动，其位于第三杆364的内侧与第三杆364的上部。

驱动部368使移动杆361升降。具体而言，驱动部368使第一杆362与第二杆363个别地升降。由于驱动部368的驱动，第二杆363相对于第三杆364升降，第一杆362相对于第二杆363升降。

托片365结合于移动杆361，与移动杆361一同升降。根据实施例，托片365结合于第二杆363。托片365从第二杆363向基座322方向延长，其末端位于容纳槽324a。与第二杆363的移动一起，托片365沿容纳槽324a升降。当托片365位于容纳槽324a的上部时，安置框架环71。处理对象物50在框架环71安装于托片365的状态下，与托片365的下降一同下降。在托片365下降的过程中，处理对象物50放置于支撑单元320的顶部。与此相反，托片365容纳槽324a内向外侧移动时，框架环71放置于托片365上。在托片365上升的过程中，处理对象物50从支撑单元320抬起。

以下对利用基板处理设备处理基板的方法进行说明。

如图1至图8所示，如上所述，将完成背面研磨的衬底51c附着于在框架环71上所固定的安装用带72以构成处理对象物50。

如图9及图12所示，随后，处理对象物50通过搬送机器人而提供至工序腔室310内部。在工序腔室310内，第一杆362及第二杆363进行升降，托片365待机。就处理对象物50而言，框架环71安装于托片365上。在处理对象物50被托片365支撑的状态下，第二杆363下降。在托片365与第二杆363一同下降的过程中，处理对象物50安装于支撑单元320。此时，处理对象物50配置成使衬底51c的底部与基座322相向，框架环71的底部与引导设备324b相向。此后，阻塞环351与第一杆362一同下降，从而覆盖安装用带72。

气体供应部340将工序气体供应至密闭盖312内部上端。供应至密闭盖312内部上端的工序气体被供应有电源的电浆源370激发为电浆状态。电浆流入扩散空间314，经由扩散空间314与挡板330的分配孔331而流入主体311内部。电浆向衬底51c的顶部供应，通过阻塞环351而限定向安装用带72的流入。电浆移除附着于衬底51c的顶部的粘合剂。滞留于工序腔室310内部的气体及反应副产物经由排气板410的孔而流入排气孔411，排出至外部。

工序处理完成后，第一杆362及第二杆363上升。托片365与第二杆363一同上升，同时，从支撑单元320抬起处理对象物50。在处理对象物50支撑于托片365期间，搬送机器人进入工序腔室310内部，固持框架环71。搬送机器人自工序腔室310搬出处理对象物50。

再如图2至图8所示，在此实施例中说明在成型63工序后，将衬底51b附着于安装用带72，在移除载体54后，执行对衬底51c上残留的粘合层55a进行移除的工序。与此不同，粘合层55a移除可在芯片61粘接前执行。根据实施例，可在经受前端(FEOL：Front End OfLine)工序的衬底51上粘合载体54，在执行背面研磨工序后，在将衬底51a附着于安装用带72的状态下移除载体54，移除衬底51a上残留的粘合层55a。然后，依次进行芯片粘接工序、底部填充工序以及成型工序。

此实施例利用在处理空间外部产生电浆并将所产生的电浆供应至处理空间内部而对处理对象物进行处理的基板处理设备进行说明。但是，不同于此，本发明的实施例可提供于在处理空间内部实施电浆的发生及处理对象物的处理的基板处理设备。图14及图15为示出本发明实施例的利用在处理空间内部实施电浆的发生及处理对象物的处理的基板处理设备图。如图14所示，本发明的实施例还可应用于利用在处理空间内部实施电浆的发生及处理对象物的处理的电感耦合型电浆源方式ICP的基板处理设备。另外，如图15所示，本发明的实施例还可应用于利用在处理空间内部实施电浆的发生及处理对象物的处理的电容耦合型电浆源方式CCP的基板处理设备。

以上详细说明为对本发明的例示。另外，上述内容表示且说明本发明的较佳实施方式，本发明可在多样的其他组合、变更及环境下使用。即，在本说明书中揭示的发明的概念的范围、与所记载揭示内容等效的范围及/或所属领域的技术或知识的范围内，可加以变更或修订。所记载实施例说明用于体现本发明技术思想的最佳状态，可进行本发明的具体应用领域及用途所要求的多种变更。因此，以上发明的详细说明并非要将本发明限定于所揭示实施方式。另外，随附权利要求书应解释为还包括其他实施方式。

Claims (12)

1.一种基板处理设备，其特征在于，

所述基板处理设备包括：

工序腔室，所述工序腔室内部形成有空间；

支撑单元，所述支撑单元位于所述工序腔室内部以支撑处理对象物；以及

气体供应部，所述气体供应部向所述工序腔室内部供应工序气体；且

所述支撑单元包括：

基座；以及

陶瓷环，所述陶瓷环以环绕所述基座的方式提供；

所述陶瓷环在其边缘区域处形成有引导设备，以用于诱导所述处理对象物与所述基座之间空气的排出。

2.根据权利要求1所述的基板处理设备，其特征在于，

所述引导设备以从所述陶瓷环的顶部延长至底部的形态提供。

3.根据权利要求1所述的基板处理设备，其特征在于，

所述引导设备以从所述陶瓷环的顶部延长至与底部隔开恒定距离的位置的形态提供。

4.根据权利要求1所述的基板处理设备，其特征在于，

所述处理对象物包括：

框架环；

安装用带，所述安装用带固定于所述框架环的内侧面；以及

完成背面研磨的衬底，所述衬底附着于所述安装用带的顶部；且

所述引导设备从所述陶瓷环的外侧面向内侧面形成至与所述框架环的底部相向的区域。

5.根据权利要求1所述的基板处理设备，其特征在于，

所述引导设备环绕所述基座提供为多个。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基板处理设备，其特征在于，

在所述处理对象物与所述陶瓷环之间提供间隙。

7.根据权利要求6所述的基板处理设备，其特征在于，

所述间隙通过在所述处理对象物与所述陶瓷环之间提供的垫片提供。

8.根据权利要求4所述的基板处理设备，其特征在于，

所述基板处理设备还包括阻塞构件，所述阻塞构件覆盖所述安装用带以使得所述安装用带不暴露于电浆。

9.根据权利要求8所述的基板处理设备，其特征在于，

所述阻塞构件包括：

阻塞环；

轴杆，所述轴杆支撑所述阻塞环；以及

升降驱动部，所述升降驱动部使所述轴杆升降。

10.一种基板处理方法，其特征在于，

所述基板处理方法包括以下步骤：

将完成背面研磨的衬底附着于在框架环上所固定的安装用带以构成处理对象物的步骤；

使所述处理对象物位于如权利要求1至3中任一项的基座的步骤；以及

利用激发成电浆的工序气体来移除所述衬底表面的粘合剂残余物的步骤。

11.根据权利要求10所述的基板处理方法，其特征在于，

在使所述处理对象物位于所述基座的步骤中，所述处理对象物经配置使所述框架环的底部与所述引导设备相向。

12.根据权利要求10所述的基板处理方法，其特征在于，

在移除所述粘合剂残余物的步骤中，将所述安装用带及所述框架环由阻塞环覆盖。