TWI536439B - 晶圓拋光製程、晶圓拋光工具與積體電路裝置製程 - Google Patents

晶圓拋光製程、晶圓拋光工具與積體電路裝置製程 Download PDF

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Description

晶圓拋光製程、晶圓拋光工具與積體電路裝置製程
本發明有關於清理晶圓的系統及方法，包括積體電路(IC)裝置製程和拋光晶圓的系統及方法。
由於積體電路的出現，半導體產業一直在尋找方法以改善積體電路元件裝置(電晶體、二極體、電阻、電容等)之密度。大多數的情況下，是以減少特徵尺寸來改善密度，允許較多的元件形成於特定的範圍中。
積體電路設備製造必要的工具為光刻。可被光刻系統解析的最小的特徵尺寸被稱為臨界尺寸(CD)。臨界尺寸愈小，就愈難把圖像聚焦在一晶圓表面上。碎屑和殘留物經由先前製程被從晶圓背側排除可以避免晶圓平躺及產生失焦的問題(聚焦光斑)。晶圓的背側往往在準備光刻時被清潔以避免聚焦光斑。
本發明一些實施例提供一種晶圓拋光製程，包括形成積體電路元件裝置在晶圓的前側、拋光晶圓的一第一區域(包含於背側中央區域內)，其中第一區域包括晶圓背側的一中 央地區、拋光一第二區域(包含於背側邊緣區域內)，其中第二區域包括晶圓背側的一周邊地區、擦光第一區域、以及擦光第二區域。第一區域包括第二區域外的地區，而第二區域包括第一區域外的地區。拋光使用具有第一粒度的研磨墊。擦光使用具有第二粒度的研磨墊，其中第二粒度較第一粒度細緻或為無磨料墊。前述製程顯著地減少關於刮痕的晶圓損傷。前述製程有效地且選性地處理具有聚焦光斑的晶圓。前述製程亦有效地準備要光刻的晶圓，且可取代使用化學腐蝕液的製程。
本發明一些實施例提供另外的晶圓拋光及擦光製程，可用於改善前述的製程且更加減低關於光痕的晶圓損傷或光斑的發生。一改善為拋光晶圓的斜面區域。另一為以具有軟背襯的研磨墊拋光。另一為以具有相對柔軟的研磨粒子的拋光墊拋光或擦光。另一為以依據形狀的規律性而分類及挑選過的研磨粒子所製成的研磨墊拋光或擦光。另一為灌注包括減摩擦劑的水性液體於要拋光或擦光的表面。另一為以具有20k或更為細緻粒度的研磨墊擦光。另一為以無磨料墊擦光。
本發明一些實施例亦提供一晶圓拋光工具，此工具包括一第一拋光機以拋光晶圓的背側中央區域、一第二拋光機以接收第一拋光機處理後之晶圓且擦光晶圓的背側中央區域、一第三拋光機以拋光晶圓的背側邊緣區域、以及一第四拋光機以接收第三拋光機處理後之晶圓且擦光晶圓的背側邊緣區域。第三拋光機可拋光晶圓的斜面區域。第四拋光機可擦光晶圓的斜面區域。
本發明一些實施例揭露一種拋光晶圓的方法，包 括拋光晶圓的背側、擦光晶圓的背側、以及拋光晶圓的斜面區域。前述方法避免了由粒子所造成從斜面區域發端的聚焦光斑。
根據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。應注意的是，根據本產業的一般作業，圖示並未必按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。
100‧‧‧拋光製程
101~131‧‧‧步驟
200‧‧‧拋光工具
201‧‧‧裝載裝置
203‧‧‧背側中央拋光機
205‧‧‧背側中央擦光機
207‧‧‧背側邊緣拋光機
209‧‧‧背側邊緣擦光機
211‧‧‧洗滌機
213‧‧‧中央區域
221、221A‧‧‧真空吸盤
223、223A‧‧‧拋光墊(拋光帶)
225‧‧‧主軸
227‧‧‧滾輪
229、229A‧‧‧拋光頭
300、300B‧‧‧晶圓
301‧‧‧背側
302‧‧‧中心
303‧‧‧斜面區域
303A、303B、303C‧‧‧表面
305‧‧‧前側
307‧‧‧背側中央區域
308‧‧‧距離
309‧‧‧背側邊緣區域
310‧‧‧寬度
322‧‧‧數量
324‧‧‧接合角
335‧‧‧接點
337‧‧‧蝕刻停止層
339‧‧‧層間介電層
341‧‧‧導電材料
343‧‧‧光刻膠
344‧‧‧開口
500‧‧‧製程
501~511‧‧‧步驟
600‧‧‧製程
601~619‧‧‧步驟
700、700A‧‧‧碎屑
801、801A、801B、801C‧‧‧研磨粒子
802‧‧‧厚度
803‧‧‧黏著劑
805‧‧‧軟背襯
第1圖係表示本發明一些實施例之晶圓拋光製程流程圖。
第2圖係表示本發明一些其他實施例之晶圓拋光工具示意圖。
第3A圖係表示本發明一些實施例中，晶圓拋光頭應用於晶圓之背側中央區域由第3B圖中的平面A-A’朝上剖面之上視圖。
第3B圖係表示本發明一些實施例中，晶圓拋光頭應用於晶圓之背側中央區域之側視圖。
第4A圖係表示本發明一些實施例中之晶圓拋光頭應用於晶圓之背側邊緣區域。
第4B至4D圖係表示本發明一些實施例中之晶圓拋光頭應用於斜面區域。
第4E圖係表示本發明一些實施例中之晶圓拋光頭應用於另一晶圓之斜面區域。
第5圖係表示本發明一些實施例中之積體電路裝置製程。
第6圖係表示本發明一些其他實施例中之積體電路裝置製 程。
第7至14圖係表示本發明一些實施例中積體電路裝置製程在中間階段時晶圓的一部分。
第15A至15C圖係表示本發明一些實施例中之具有不同程度之規律性的研磨粒子。
第16圖係表示本發明一些實施例之拋光帶剖視圖。
本說明書以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實施本發明的不同特徵。而以下的揭露內容是敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以求簡化發明的說明。當然，這些特定的範例並非用以限定本發明。例如，若是本說明書以下的揭露內容敘述了將一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，本發明的說明中不同範例可能使用重複的參考符號及/或用字。這些重複符號或用字係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構之間的關係。
此外，其與空間相關用詞。例如「下面」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」及類似的用詞，係為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用詞意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。裝置可能被轉向不同方位 (旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
使用化學腐蝕液的清理製程係被用來準備要光刻的晶圓，而這些化學腐蝕液在相異的材料上往往會有不平均的影響。背側拋光被嘗試用來取代化學腐蝕液的清理，然而拋光的研磨料留下的刮痕將導致過度的晶圓破損率。此外，聚焦光斑有時會於拋光後產生。
本發明提供一種拋光晶圓的系統及方法，此系統及方法可被用於準備要光刻的晶圓，並可在未導致過度晶圓破損的狀況下避免聚焦光斑。根據本發明一些實施例，一拋光晶圓的系統及方法包括分開的階段拋光及擦光整個晶圓背側。擦光在拋光之後且此處描述的其他手段可以發現將顯著地減少關於刮痕的損傷。同樣可以發現到，聚焦光斑常常起源於晶圓斜面區域由顆粒造成。根據本發明一些實施例，一拋光晶圓的系統和方法包括拋光整個晶圓背側和所有或部分的斜面區域。
第1圖為本發明一些實施例中之晶圓拋光製程100的流程圖，第2圖係表示本發明一些實施例中之晶圓拋光工具200。拋光工具200為一工具之範例可實施拋光製程100。拋光工具200包括一裝載裝置201、一背側中央拋光機203、一背側中央擦光機205、一背側邊緣拋光機207、一背側邊緣擦光機209、以及可選的一或多洗滌機211。拋光工具200的中央區域213具有在拋光工具200各個單元之間運送晶圓的設備。
拋光製程100由步驟101開始，裝載晶圓300(於第2圖中未圖示)進入拋光工具200，晶圓300接著經由步驟103被搬 遷至一第一拋光機，即背側中央拋光機203。背側中央拋光機203包括一真空吸盤221。步驟105為將晶圓300面朝下放置並固定於真空吸盤221上，如第3A和3B圖所示。
步驟107為拋光晶圓300的背側中央區域307，如第3A和3B圖所示。晶圓300具有近乎平面的兩表面，其中一表面為背側301，而另一表面為前側305。在一些實施例中，積體電路元件裝置被形成於前側305。於一些實施例中，積體電路元件裝置包括場效應電晶體。而在一些實施例中，積體電路元件裝置包括動態隨機存取記憶單元。斜面區域303為晶圓300之外側邊緣，且此斜面區域303為晶圓300上跨越背側301和前側305之間的距離之表面。
背側中央區域307為晶圓300之背側301的中央地區。背側中央區域307由中心302延伸至與邊緣相隔一距離308之位置，前述邊緣即為背側301與斜面區域303交會處。在一些實施例中，距離308與晶圓300之半徑相比是微小的。在一些實施例中，晶圓300之直徑至少為150mm。於一些實施例中，距離308至少為2mm且不大於32mm。而於一些實施例中，距離308至少為4mm且不大於16mm。舉例而言，距離308可為8mm左右。
剝落和類似事件可藉由將背側中央拋光機203之主軸225的拋光頭229保持從斜面區域303移開而減低，如第3A和3B圖所示。拋光頭229清掃背側中央區域307。在一些實施例中，拋光頭229跨越背側中央區域307之移動係經由旋轉晶圓300和真空吸盤221所驅動。
主軸225包括位於一端且面向晶圓300之拋光頭 229，拋光頭229將拋光墊223施用於晶圓300。在一些實施例中，拋光墊223為拋光帶。一些實施例中之拋光帶223安裝於主軸225內的滾輪227上，如局部剖視的第3B圖所示。在大多數實施例中，主軸225與拋光頭229一起如第3A圖般旋轉。在一些實施例中，主軸225的旋轉方向與吸盤221的旋轉方向相同。
用於拋光晶圓300的背側中央區域307之拋光墊223為研磨墊。於一些實施例中，研磨墊上的研磨粒子為鑽石、氧化鋁(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)、碳化矽(SiC)、或一氮化矽(SiN)。根據本發明的一些實施例，一拋光晶圓的系統及方法包括利用相對柔軟的研磨粒子拋光或擦光，其中相對柔軟的研磨粒子之硬度大致等同或低於二氧化矽的硬度。在大多數實施例中，用於拋光晶圓300的背側中央區域307之拋光墊223為10k粒度(grit)或粗度(coarser)。
根據本發明一些實施例，一拋光晶圓的系統及方法包括利用依照形狀的規律性分類及挑選過的研磨粒子拋光或擦光。具有規則形狀的粒子所造成的刮痕較不規則形狀的粒子為少。在一些實施例中，研磨粒子具有高程度的形狀規律性。於一些實施例中，研磨粒子為規則形狀的鑽石。
第15A至15C圖係表示三種研磨粒子801A、801B、801C根據形狀的規律性分類。第15A圖中的研磨粒子801A具有高程度的規律性，第15B圖中的研磨粒子801B具有中等的規律性，而第15C圖中的研磨粒子801C具有不規則形狀。形狀的規律性與造成刮痕的傾向相關。形狀的規律性可以由關於前述傾向的任何標準來決定，並相應地挑選相同尺寸的粒子。在一些 實施例中，若一粒子具有兩面，且此兩面形成的最小程度的兩面角小於一最小角度，則此粒子被認定為是不規則的。。
在一些實施例中，前述特定晶形為第15A圖所示的截半立方體形狀(cubocta shape)。在一些實施例中，複數種標準可以被應用於剔除不規則粒子。形狀規律性的標準可挑選為第15A圖所示的粒子801A符合標準，而第15C圖所示的粒子801C不符合標準。在一些實施例中，第15B圖所示的粒子801B符合形狀規律性的標準。而在另一些實施例中，形狀規律性的標準需要較高程度的規律性，因此第15B圖所示的粒子801B並不符合。
在一些實施例中，規則形狀的粒子依據形狀的規律性從相似大小的相同材料粒子中被機器挑選出來，其中需要一或多張的粒子影像，並根據分析這些影像來分類粒子。在一些實施例中，無論研磨粒子是否已依據形狀的規律性被挑選，皆可由對該材料之已知來源資訊的後續分析及比較而判定。舉例而言，天然或合成鑽石之規律性的統計平均值皆可以從已知來源來判定。如果研磨料中的鑽石的規律性超過已知來源中該尺寸鑽石之統計平均值，則可得到鑽石已依形狀規律性所選擇的結論。
根據本發明的一些實施例，一拋光晶圓的系統及方法包括藉由具有軟背襯的研磨墊來拋光或擦光。軟背襯是指墊子的材料與聚氨酯(polyurethane)或聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)一樣柔軟或更為柔軟。在一些實施例中，軟背襯之材料可由聚氨酯(polyurethane)、聚對苯二 甲酸乙二酯(PET)、及其共聚物之組成中選擇。研磨墊具有一個適合的軟背襯可以減少刮痕。第16圖顯示本發明一些實施例中之具有軟背襯805的拋光帶223A的剖視圖，研磨粒子801可以藉由黏著劑803貼附於軟背襯805上。在一些實施例中軟背襯805的厚度802至少為25μm左右。在一些實施例中，軟背襯805的厚度802不超過100μm左右。
在一些實施例中，拋光晶圓300的背側中央區域307包括灌注被拋光的表面。在一些實施例中，灌注包括導引水流於晶圓300上的目標。在一些實施例中，用於灌注的水為去離子或蒸餾的。
一些實施例中，一拋光晶圓的系統及方法在一表面被拋光或擦光時灌注減摩擦劑。在一些實施例中，減摩擦劑為濕潤劑。在一些實施例中，濕潤劑為表面活性劑。在一些實施例中，表面活性劑為十二烷基硫酸鈉(SDS)。在一些實施例中，表面活性劑為二丙烯酸酯(di(alky)acrylate)之聚合物，通式為CH2=CR1COOCnH2nOOCR1C=CH2，其中R1為烴基且n為一或以上。在一些實施例中，減摩擦劑為鉗合劑。在一些實施例中，鉗合劑為檸檬酸或乙二胺四乙酸(EDTA)。在一些實施例中，減摩擦劑為不含研磨料的研磨液。減摩擦劑在拋光或擦光的操作中可顯著地減少刮痕。
拋光製程100由步驟109繼續，運送晶圓300至第二拋光機，即背側中央擦光機205。除了背側中央擦光機205所使用的拋光墊223具有非常細緻的粒度或無磨料之外，背側中央擦光機205可以與背側中央拋光機203具有同樣的設計及對應 的實施例。在一些實施例中，背側中央擦光機205與背側中央拋光機203之設計相同。在本實施例中，擦光為以具有非常細緻的粒度或無磨料的拋光墊223去拋光。一非常細緻的粒度為20k或更細緻。
步驟111是將晶圓300從前側305固定於背側中央擦光機205的真空吸盤221上，步驟113是擦光晶圓300的背側中央區域307。在一些實施例中，用於擦光晶圓300的背側中央區域307之拋光墊223是由依據形狀的規律性而分類及挑選過的研磨粒子所製成。在一些實施例中，用於擦光晶圓300的背側中央區域307之拋光墊223是具有軟背襯的研磨墊。在一些實施例中，擦光背側中央區域307的拋光墊223為無磨料墊。在一些實施例中，無磨料墊包括一擦光表面，其中此擦光表面之材料可由聚氨酯(polyurethane)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、及其共聚物之組成中選擇。
擦光步驟113可包括額外的措施來減少刮痕。在一些實施例中，擦光步驟113包括灌注被擦光的表面。在一些實施例中，灌注於被擦光的表面的水中添加了減摩擦劑。在一些實施例中，擦光步驟113是利用低朝下的力進行擦光，可以發現到使用低朝下的力進行擦光可顯著地減少刮痕，其中低朝下的力為2psi或更低。在一些實施例中，低朝下的力為0.8psi或更低。朝下的力可由拋光墊223和被擦光表面的接觸總面積所決定。
拋光製程100由步驟115繼續，運送晶圓300至第三拋光機，即背側邊緣拋光機207。步驟117為將晶圓300固定於 第4A圖所示的背側邊緣拋光機207之真空吸盤221A上。在一些實施例中，晶圓300是面朝上地固定於真空吸盤221A，如第4A圖所示。在另一些實施例中，晶圓300是面朝下地固定於真空吸盤221A。
步驟119為拋光晶圓300的背側邊緣區域309，如第4A圖所示。背側邊緣區域309是位於背側301周邊之一環狀區域，且背側邊緣區域309為寬度310和斜面區域303。寬度310大於距離308，因此背側邊緣區域309覆蓋背側中央區域307，且背側邊緣區域309加上背側中央區域307延展成整個背側301。在大多數實施例中，寬度310比距離308寬0~40mm。在一些實施例中，寬度310比距離308寬1~10mm。因此，背側中央區域307與背側邊緣區域309重疊的部分可例如為4mm。
第4A圖係表示部分的背側邊緣拋光機207，包括有真空吸盤221A和拋光頭229A，其中拋光頭229A包括滾輪227和拋光墊223。在一些實施例中，拋光墊223為一拋光帶。在一些實施例中，當真空吸盤221A繞其中心302旋轉晶圓300時，拋光帶223纏繞在滾輪227上。
步驟119中，拋光背側邊緣區域309可包括於步驟107中描述的減少刮痕及及拋光背側中央區域307之措施，並對應於前述實施例。在一些實施例中，拋光步驟119以具有軟背襯的拋光墊223完成。於一些實施例中，拋光步驟119以具有相對柔軟的研磨粒子的拋光墊223完成。在一些實施例中，拋光步驟119係藉由已根據形狀的規律性分類及挑選的研磨粒子而完成。在一些實施例中，拋光步驟119包括灌注被拋光的表面。 在一些實施例中，拋光步驟119包括在灌注的水中添加減摩擦劑。
拋光製程100由步驟121繼續，其中此步驟為選擇性的去拋光全部或部分的斜面區域303。在一些實施例中，拋光步驟121與拋光步驟119將合併為單一製程並由背側邊緣拋光機207執行，如第4B至4D圖所示。在一些實施例中，拋光步驟121由一不同於背側邊緣拋光機207的拋光機執行。
「斜面區域」為技術上的一個詞彙，且斜面區域303並不需要是傾斜的。在一些實施例中，斜面區域303是傾斜的，如第4A至4D圖的晶圓300所示。在一些實施例中，傾斜角312介於17°至27°。在一些實施例中，斜面區域303是圓的，如第4E圖的晶圓300B所示。
在一些實施例中，步驟121包括拋光斜面區域303之表面303B，其中表面303B位於晶圓背側301的直角方向，如第4C圖所示。在一些實施例中，步驟121包括拋光斜面區域303之表面303A和表面303C，其中表面303A位於斜面區域303上與前側305同一側處(如第4D圖所示)，表面303C位於斜面區域303上與背側301同一側處(如第4B圖所示)。在一些實施例中，步驟121拋光斜面區域303至少一半的地區。一些實施例中，步驟121拋光整個斜面區域303。
在一些實施例中，拋光頭229A被使用於步驟121中，拋光整個或部分斜面區域303，使拋光墊223可以彎曲且配合要拋光的局部表面，如第4E圖所示。以這種方式允許拋光頭229A彎曲和配合以作用在具有角度的表面上，其中前述角度偏 離拋光頭229A的接合角324一數量322。在一些實施例中，前述數量322可至少為±5°左右。在一些實施例中，前述數量322可至少為±10°左右。
在一些實施例中，拋光頭229A被應用於背側邊緣區域309和斜面區域303兩者上。在另一些實施例中，拋光頭229A被應用在背側邊緣區域309，且一或多個不同的拋光頭229A被應用在斜面區域303。在一些實施例中，單一的拋光頭229A經由各種角度移動以拋光具有各種方向的斜面區域303之表面，例如表面303A、303B、和303C。在一些實施例中，多個拋光頭229A擺設於各種接合角324以同步拋光具有各種方向的斜面區域303之表面。
拋光製程100由步驟123繼續，運送晶圓300至第四拋光機，即背側邊緣擦光機209。除了背側邊緣擦光機209所使用的拋光墊223具有非常細緻的粒度或無磨料之外，背側邊緣擦光機209可以與背側邊緣拋光機207具有同樣的設計及對應的實施例。在一些實施例中，背側邊緣擦光機209與背側邊緣拋光機207之設計相同。
步驟125是將晶圓300從背側310固定於背側邊緣擦光機209的真空吸盤221上，步驟127是擦光晶圓300的背側邊緣區域309。在一些實施例中，擦光步驟127使用的拋光墊223具有20k或更為細緻的粒度。在一些實施例中，擦光步驟127使用的拋光墊223具有軟背襯。在一些實施例中，擦光步驟127使用的拋光墊223具有相對柔軟的研磨粒子。在一些實施例中，擦光步驟127使用的拋光墊223是由依據形狀的規律性而分類 及挑選過的研磨粒子所製成。在一些實施例中，擦光步驟127使用的拋光墊223具有無磨料墊。在一些實施例中，無磨料墊包括一擦光表面，其中此擦光表面之材料可由聚氨酯(polyurethane)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、及其共聚物之組成中選擇。
步驟127中，擦光背側邊緣區域309可包括於步驟113中描述的減少刮痕及及擦光背側中央區域307之措施，並對應於前述實施例。在一些實施例中，擦光步驟127包括灌注被拋光的表面。在一些實施例中，擦光步驟127包括在灌注的水中添加減摩擦劑。在一些實施例中，擦光步驟127中形成的刮痕可藉由利用低朝下的力進行擦光而減少。
拋光製程100由步驟129繼續，其中此步驟為選擇性地去擦光全部或部分的斜面區域303。在一些實施例中，斜面區域擦光步驟129與背側區域擦光步驟127將合併為單一製程並由背側邊緣擦光機209執行。除了斜面區域擦光步驟129的拋光機中使用的拋光墊223具有非常細緻的粒度或無磨料之外，斜面區域擦光步驟129使用的拋光機可以與背側區域擦光步驟127使用的拋光機具有同樣的設計及對應的實施例。擦光步驟129可包含作為背側區域擦光步驟127中減少刮痕的額外規則及對應的實施例。
拋光製程100由步驟131完成，其中此步驟為一或多個選擇性的清理作業，可以由拋光工具200執行。拋光工具200包括一或多個洗滌機211以達成此目的。在一些實施例中，一或多個洗滌機211使用化學蝕刻。在另一些實施例中，在步 驟131中清理作業完全沒有使用化學腐蝕液。在一些實施例中，拋光製程100中所有的步驟由單一的拋光工具200執行。
拋光製程100中各種的拋光及擦光作業可根據以下注意事項依任何順序執行：背側中央擦光步驟113跟隨於背側中央拋光步驟107之後，背側邊緣擦光步驟127跟隨於背側邊緣拋光步驟119之後，以及擦光斜面區域步驟113跟隨於拋光斜面區域步驟121之後被執行。在一些實施例中，拋光背側邊緣區域步驟119跟隨於拋光背側中央區域步驟107之後。
根據本發明一些實施例，拋光製程被選擇性地使用去處理有散焦問題的晶圓，此處的拋光製程可為前述本發明中各種實施例中提供的任何一種。第5圖係表示根據一些實施例中，積體電路裝置製程500的一例子。
製程500由晶圓處理步驟501開始。晶圓處理步驟501包括各種作業被執行於測試步驟503之前。在大多數的實施例中，處理步驟501包括前段製程(FEOL)作業，形成積體電路元件裝置在晶圓300的前側305。在一些實施例中，處理步驟501包括形成一或多個金屬互連層。在一些實施例中，處理步驟501包括在晶圓300之前側305進行化學機械拋光。在一些實施例中，處理步驟501在晶圓300上添加複數層，且處理步驟501添加的最後一層是剛好早於測試步驟503地加在前側305，為一層間介電層。
製程500由步驟503繼續，評估晶圓300以確定聚焦光斑的存在。當晶圓300由背側301被支持時，聚焦光斑位在前側305、顯著地從一預期高度偏離的晶圓300表面上。偏離會導 致隨後的步驟505中用於光刻的光刻系統在受影響的位置無法聚焦至可接受的程度，此為顯而易見的。在一些實施例中，步驟503使用一聚焦光斑顯示器。在一些實施例中，步驟503量測前側503各種位置的表面高度並判斷其從預期高度之偏離，如果高度的偏差超過一預設門檻，晶圓300未通過步驟503的測試。
如果晶圓300未通過步驟503的測試，則前往步驟509。步驟509是一選擇性的步驟以判斷利用拋光製程100使用過多的前述嘗試去校正聚焦光斑是否是失敗的。在一些實施例中，測試為單一的前述嘗試是否為失敗的。在另一些實施例中，測試為晶圓300是否在步驟503的測試中未通過三次。在一些實施例中，步驟509僅計算連續的失敗。如果步驟509的測試通過了，或如果步驟503的測試失敗而步驟509的測試未執行，將依據拋光製程100或本發明中一或各種實施例的其他拋光製程拋光晶圓300。如果步驟509的測試失敗，則拋棄晶圓300，如步驟511。
如果步驟503的測試通過，製程500進入積體電路裝置製程接下來的階段。在一些實施例中，步驟503的測試通過後，光刻步驟505隨即執行，且步驟507的額外製程亦跟隨著執行。在一些實施例中，額外製程步驟507包括重複測試步驟503之施行，以及對未通過此測試的晶圓300應用拋光製程100。
本發明提供積體電路裝置製程，其中的一拋光製程是取用自本發明提供的各種拋光製程實施例的一種，以取代使用化學腐蝕液的清理製程。一些習知的清理製程使用 H2O/NH4OH/H2O2比例為5：1：1的溶液，在這個溶液中，NH4OH為化學腐蝕液。在一些實施例中，拋光製程100或本發明提供的其他拋光製程被使用，而化學腐蝕液並沒有被使用在積體電路裝置製程中之形成層間介電層的步驟和隨後光刻的製程之間。
第6圖係表示一積體電路裝置製程600，根據一些實施例所提供的例子。製程600由步驟601之前段製程作業開始，且選擇性的繼續步驟603，即形成更多的金屬互連層。在製程中的這個階段，晶圓300包括在前側305上的接點335，如第7圖所示。在一些實施例中，接點335為源極/汲極區域。在一些實施例中，接點335為鎢插塞。在一些實施例中，接點335為步驟603形成的連結結構中的銅。在製程中的這個階段，碎屑700可被留在背側301。製程600由步驟605繼續，形成一蝕刻停止層337，如第8圖所示，其中步驟605及蝕刻停止層337為選擇性的。
製程600由步驟607繼續，形成一層間介電層339，如第9圖所示。在一些實施例中，層間介電層339為矽酸鹽玻璃(silicate glass)。在一些這些實施例中，層間介電層339為磷矽酸鹽玻璃(phosphosilicate glass)。在一些實施例中，層間介電層339為低介電材料或極低介電材料。
一些實施例中之層間介電層339為邏輯閘介電層(gate-level dielectric layer)。一些實施例中之層間介電層339使一金屬互連層在邏輯閘上成為一矩陣，亦即第一、第二、或第三金屬互連層。一些實施例中之層間介電層339使一金屬互 連層在第三金屬互連層上成為一矩陣。製程600在較低的金屬互連層下尤其有用，因為具有更為細緻的傾斜結構(pitched structure)。
在一些實施例中，製程600選擇性的由步驟609繼續，以洗淨器(未圖示)清理晶圓300。洗淨清理步驟609為未使用化學腐蝕液的清理製程。在一些實施例中，洗淨清理步驟609使用水和軟毛刷。洗淨清理步驟609可使一些在背側301的碎屑700脫離。在一些實施例中，碎屑700包括金屬顆粒。
製程600繼續施行拋光製程100或其他拋光製程取用自本發明提供的各種拋光製程實施例的一種，以清理晶圓300之背側301，如第10圖所示。這為步驟505預備了晶圓300，其中步驟505為光刻。
光刻步驟505包括應用光刻膠343於前側305，選擇地曝光光刻膠343，以及顯影光刻膠343以產生圖案化光刻膠343，如第11圖所示。在步驟611中，光刻膠343可被用於圖案化一硬式光罩或其本身即被當作光罩使用，蝕刻層間介電層339以形成開口344，如第12圖所示。蝕刻步驟611可包括一第二蝕刻製程以延伸開口344穿過蝕刻停止層337，如第12圖所示。
製程600由步驟613繼續，以導電材料341填充開口344。在一些實施例中，導電材料341為多晶矽。在一些實施例中，導電材料341為鎢。在一些實施例中，導電材料341為銅。製程600由步驟615繼續，其中步驟615為化學機械拋光以產生一如第14圖所示之結構。在製程的這個階段，新的碎屑700A 可能會留在背側301。
在一些實施例中，重複步驟605至615以形成一系列的互連層。因此，製程600選擇性地包括步驟617，其中步驟617係判斷是否以步驟605至6015形成多層。在一些實施例中，晶圓300從步驟605開始至步驟615完成之間並未暴露於化學腐蝕液中。製程600由步驟619繼續，額外製程讓積體電路裝置從晶圓300產生。
本發明提供一種晶圓拋光製程，包括形成積體電路元件裝置在晶圓的前側、拋光晶圓的一第一區域(包含於背側中央區域內)，其中第一區域包括晶圓背側的一中央地區、拋光一第二區域(包含於背側邊緣區域內)，其中第二區域包括晶圓背側的一周邊地區、擦光第一區域、以及擦光第二區域。第一區域包括第二區域外的地區，而第二區域包括第一區域外的地區。拋光使用具有第一粒度的研磨墊。擦光使用具有第二粒度的研磨墊，其中第二粒度較第一粒度細緻或為無磨料墊。前述製程顯著地減少關於刮痕的晶圓損傷。前述製程有效地且選性地處理具有聚焦光斑的晶圓。前述製程亦有效地準備要光刻的晶圓，且可取代使用化學腐蝕液的製程。
本發明提供另外的晶圓拋光及擦光製程，可用於改善前述的製程且更加減低關於光痕的晶圓損傷或光斑的發生。一改善為拋光晶圓的斜面區域。另一為以具有軟背襯的研磨墊拋光。另一為以具有相對柔軟的研磨粒子的拋光墊拋光或擦光。另一為以依據形狀的規律性而分類及挑選過的研磨粒子所製成的研磨墊拋光或擦光。另一為灌注包括減摩擦劑的水性 液體於要拋光或擦光的表面。另一為以具有20k或更為細緻粒度的研磨墊擦光。另一為以無磨料墊擦光。
本發明亦提供一晶圓拋光工具，此工具包括一第一拋光機以拋光晶圓的背側中央區域、一第二拋光機以接收第一拋光機處理後之晶圓且擦光晶圓的背側中央區域、一第三拋光機以拋光晶圓的背側邊緣區域、以及一第四拋光機以接收第三拋光機處理後之晶圓且擦光晶圓的背側邊緣區域。第三拋光機可拋光晶圓的斜面區域。第四拋光機可擦光晶圓的斜面區域。
本發明揭露一種拋光晶圓的方法，包括拋光晶圓的背側、擦光晶圓的背側、以及拋光晶圓的斜面區域。前述方法避免了由粒子所造成從斜面區域發端的聚焦光斑。
以上概略說明了本發明數個實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者可更為容易理解本發明的各面向。任何所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其它結構或製程的變更或設計基礎，以進行相同於本發明實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域中具有通常知識者也可理解與上述等同的結構或製程並未脫離本發明之精神和保護範圍內，且可在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。
100‧‧‧晶圓拋光製程
101~131‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種晶圓拋光製程，包括：形成積體電路元件裝置在一晶圓的一前側上；拋光該晶圓的一第一區域，其中該第一區域包括該晶圓之一背側的一中央區域；拋光該晶圓的一第二區域，其中該第二區域包括該晶圓之該背側的一周邊區域；待拋光該第一區域後，擦光該第一區域；以及待拋光該第二區域後，擦光該第二區域；其中拋光該第一區域及拋光該第二區域之步驟係在形成積體電路元件裝置於該晶圓的該前側之後執行；該第一區域包括該晶圓之該背側的一地區，其中該地區非位在該第二區域中；該第二區域包括該晶圓之該背側的一地區，其中該地區非位在該第一區域中；拋光步驟包括以具有一第一粒度的研磨墊拋光；以及擦光步驟包括以無磨料墊拋光或以具有一第二粒度的研磨墊拋光，其中該第二粒度比該第一粒度更為細緻。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光製程，其中該第二區域包括該晶圓之一斜面區域。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光製程，其中擦光該第一區域包括以具有20000或更精緻之粒度的研磨墊擦光。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光製程，其中擦光該第一區域或拋光該第一區域包括以根據形狀的規律性從相似 大小的相同材料粒子中分類並依據形狀的規律性挑選的研磨粒子擦光或拋光。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光製程，其中擦光該第一區域包括以無磨料墊擦光。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光製程，其中擦光該第一區域或拋光該第一區域包括以具有背襯的研磨帶拋光或擦光，其中該背襯與聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)一樣柔軟或更為柔軟。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光製程，其中擦光該第一區域包括以0.8psi或更低的朝下的力擦光。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光製程，其中擦光該第一區域或拋光該第一區域包括在擦光或拋光一表面時灌注具有一減摩擦劑的一水性液體於該表面。
  9. 一種積體電路裝置製程，包括：評估晶圓以確定聚焦光斑的存在；以及選擇性地應用申請專利範圍第1項所述的晶圓拋光製程於具有聚焦光斑的晶圓。
  10. 一種晶圓拋光工具，包括：一第一拋光機，拋光該晶圓的一背側中央區域；一第二拋光機，接收該第一拋光機處理後之該晶圓且擦光該晶圓的該背側中央區域；一第三拋光機，以具有一第一粒度的研磨墊拋光該晶圓的一背側邊緣區域； 一第四拋光機，接收該第三拋光機處理後之該晶圓且以無磨料墊或具有一第二粒度的研磨墊擦光該晶圓的該背側邊緣區域，其中該第二粒度比該第一粒度更為細緻。
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