CN113257657A - 晶圆处理方法 - Google Patents

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CN113257657A CN202110034841.4A CN202110034841A CN113257657A CN 113257657 A CN113257657 A CN 113257657A CN 202110034841 A CN202110034841 A CN 202110034841A CN 113257657 A CN113257657 A CN 113257657A
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麦玄颖
李蕙君
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Abstract

根据一些实施例，提供一种晶圆处理方法。该晶圆处理方法包括以使一半导体晶圆的一后表面面向下的方式将该半导体晶圆置放在一晶圆载台上。该晶圆处理方法进一步包括将一第一刷组件定位在该半导体晶圆的该后表面之下。该晶圆处理方法亦包括使一第一刷组件朝向该半导体晶圆的该后表面移动至一第一位置。在该第一位置处，该第一刷组件的由不同材料制成的一内部刷构件及一外部刷构件与该半导体晶圆的该后表面接触。另外，该晶圆处理方法包括在该第一刷组件处于该第一位置时使该第一刷组件相对于该半导体晶圆旋转。

Description

晶圆处理方法
技术领域
本揭露涉及一种半导体晶圆制造系统与处理方法。
背景技术
半导体集成电路(integrated circuit；IC)产业已经历指数增长。IC材料及设计的技术进步已产生多个世代的IC，其中每一世代具有比先前世代更小且更复杂的电路。在IC进化的过程中，尽管几何大小(即，使用制程可产生的最小组件(或线))已减小，但功能密度(即，每单位晶片面积的互连装置的数目)已大体上增大。此尺度缩小程序通常通过提高生产效率及降低相关联成本来提供益处。此尺度缩小亦已增大处理及制造IC的复杂度。
随着IC技术继续朝着更小特征进步，IC设计变得更具挑战性。举例而言，IC装置包括经图案化层及未图案化层的序列，经图案化层及未图案化层组合以形成一或多个IC特征。各种层之间的未对准可导致效能问题且甚至有可能导致IC装置由于例如通过未对准的层造成的短路而故障。各种层的重叠(overlay)(通常指层至层定位)因此是确保IC装置及/或IC特征正常地工作且特别地根据IC装置及/或IC特征的设计要求工作的因素。
尽管现有半导体处理方法已大体上足够适合这些半导体处理方法的预期目的，但这些半导体处理方法在涉及先进的技术节点时尚未令人完全满意。
发明内容
一种晶圆处理方法，包含以下步骤：以使一半导体晶圆的一后表面面向下的方式将该半导体晶圆置放在一晶圆载台上；将一第一刷组件定位在该半导体晶圆的该后表面之下；使一第一刷组件朝向该半导体晶圆的该后表面移动至一第一位置，在该第一位置处，该第一刷组件的一内部刷构件及一外部刷构件与该半导体晶圆的该后表面接触，该外部刷构件与该内部刷构件是由不同材料制成；及在该第一刷组件处于该第一位置时使该第一刷组件相对于该半导体晶圆旋转。
附图说明
在结合附图阅读时自以下详细描述最佳地理解本揭露的态样。请注意，根据产业中的标准规程，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述清楚，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。
图1是根据本揭露的一些实施例的半导体制造系统的示意图；
图2是根据本揭露的一些实施例的背面抛光设备的示意图；
图3是根据本揭露的一些实施例的第一刷组件的示意图；
图4是沿着图3的线A-A看到的第一刷组件的横截面图；
图5是沿着图3的线B-B看到的第一刷组件的横截面图；
图6是图3所示的第一刷组件的平面图；
图7是根据本揭露的一些实施例的第二刷组件的示意图；
图8是根据本揭露的一些实施例的在半导体晶圆上形成图案的方法的流程图；
图9是根据本揭露的一些实施例的背面抛光制程的方法的流程图；
图10A是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中将半导体输送至背面抛光模块的腔室中；
图10B是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中以后表面面向下的方式由晶圆载台固持半导体晶圆；
图10C是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中使第一刷组件在半导体晶圆的后表面之下移动；
图10D是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中使第一刷组件相对于半导体晶圆移动至第一位置；
图10E是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中第一刷组件与半导体晶圆的后表面接触；
图10F是根据本揭露的一些实施例的第一刷组件的平面图，其中内部刷构件被处理液体浸泡且外部刷构件向外弯曲；
图10G是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中使第一刷构件旋转以对半导体晶圆抛光；
图10H是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中使第一刷构件相对于半导体晶圆移动至第二位置；
图10I是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中使第一刷组件移动回至待命位置；
图10J是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中使用第二刷组件以对半导体晶圆抛光；
图10K是根据本揭露的一些实施例的用于背面抛光制程的方法的一个阶段的示意图，其中使第二刷组件移动回至待命位置；
图11是根据本揭露的一些实施例的在半导体晶圆上形成多个特征的方法的示意图；
图12是根据本揭露的一些实施例的图案化半导体晶圆上的光阻剂层的方法的示意图；
图13是根据本揭露的一些实施例的在经图案化的光阻剂层中形成触点的方法的示意图。
【符号说明】
100:半导体制造系统
2:机械臂
3:晶圆载体
5:半导体晶圆
50:N井区域
51:源极/漏极区域
52:后表面
55,57,58:特征
550:栅极介电层
551:栅极电极
60:光阻剂层/光阻剂
61:开口
7,9:装载端口
10:光阻剂涂布模块
20:背面抛光模块/背面抛光设备
200:腔室
210:晶圆载台
211:操纵机构
212:晶圆固持器
220:支撑件
221:销
230:第一操纵模块
231:底座
2310,233:致动器
232:臂
234:第一轴
235:皮带
236:第二轴
237:驱动组件
239:分配器
240:第一刷组件
241:底座板
250:外部刷构件
251:底部部分
252:外边缘
253:容纳空间
254:周边部分
255,265:外表面
256:内表面
257,267:上部端面
258:斜切边(或切角边)
2580:下部末端
259,269:槽
2590,2690:底表面
260:内部刷构件
270:控制器
280:第二操纵模块
290:第二刷组件
291:底座板
292:顶表面
293:外边缘
295:刷构件
30:曝光模块
S100:晶圆处理方法
S110,S120,S125,S130,S131,S132,S140,S141,S142,S143,S144,S145,S150,S151,S152,S153,S160,S165,S170,S175,S180:操作
A1:夹角
C:中心
D1,H1:深度
EL:延长线
G:缝隙
H2:高度
W2:内径
W3:外径
W4,W6:宽度
P1,P2:行径路径
R1,R2,R3,R4,R5:旋转轴线
T1,D1:第一距离
T2,D2:第二距离
Z:箭头
具体实施方式
以下揭示内容提供用于实施所提供的标的的许多不同特征的许多不同实施例或实例。在下文描述组件及配置的特定实例以简化本揭露。当然，此等特定实例仅为实例且不欲为限制性的。举例而言，在随后的描述中的在第二特征上方或上形成第一特征可包括第一及第二特征是直接接触地形成的实施例，且亦可包括额外特征可在第一特征与第二特征之间形成，以使得第一及第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各种实例中重复参考数字及/或字母。此重复仅用于简化及清楚的目的，且本身并不决定所论述的各种实施例及/或组态之间的关系。
此外，为了便于描述，在本文中可使用诸如“在……下方”、“在……之下”、“下部”、“在……之上”、“上部”及类似者的空间相关术语，以描述如诸图中所说明的一个元件或特征与另外(多个)元件或特征的关系。这些空间相关术语意欲涵盖除了诸图中所描绘的定向以外的装置在使用或操作时的不同定向。设备可另外定向(旋转90度或处于其他定向)，且本文中所使用的空间相关描述符可类似地加以相应解释。
对于半导体制造，微影曝光制程形成用于各种图案化制程的经图案化的光阻剂层，这些图案化制程诸如蚀刻或离子植入。在微影曝光制程中，将光敏层(抗蚀剂)涂覆至半导体基板的表面，且通过使该层曝露于高亮度光的图案而在该层上提供界定半导体装置的部件的特征的影像。随着半导体制造进化以提供更小的临界尺寸，装置变得更小且复杂度增加，包括层的数目。晶圆的背面上的污染物可在光敏层的涂布之后出现，此将引起在后续微影曝光制程中使影像集中在晶圆的表面上的故障，由此导致产品报废。本揭露中的实施例提供用于对晶圆后表面抛光以便改良微影曝光制程的可靠性的方法及设备。
图1是根据本揭露的一些实施例的半导体制造系统100的示意图。在一些实施例中，半导体制造系统100用以处理一或多个半导体晶圆5且包括光阻剂涂布模块10、背面抛光模块20、曝光模块30及一或多个装载端口，诸如两个装载端口7及9。
半导体晶圆5可由硅或其他半导体材料制成，另外或替代地，半导体晶圆5可包括诸如锗(Ge)的其他基本半导体材料。在一些实施例中，半导体晶圆5是由化合物半导体制成，化合物半导体诸如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)或磷化铟(InP)。在一些实施例中，半导体晶圆5是由合金半导体制成，合金半导体诸如硅锗(SiGe)、碳化硅锗(SiGeC)、磷化镓砷(GaAsP)或磷化镓铟(GaInP)。在一些实施例中，半导体晶圆5包括磊晶层。举例而言，半导体晶圆5具有上覆于体半导体的磊晶层。在一些其他实施例中，半导体晶圆5可为绝缘体上硅(silicon-on-insulator；SOI)或绝缘体上锗(germanium-on-insulator；GOI)基板。
半导体晶圆5可具有各种装置元件。形成于半导体晶圆5中的装置元件的实例包括晶体管(例如，金属氧化物半导体场效晶体管(metal oxide semiconductor field effecttransistor；MOSFET)、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor；CMOS)晶体管、双极接面晶体管(bipolar junction transistor；BJT)、高电压晶体管、高频率晶体管、p通道及/或n通道场效晶体管(p-channel and/or n-channelfield-effect transistor；PFET/NFET)等)、二极管及/或其他适用元件。执行各种制程以形成装置元件，这些制程诸如沉积、蚀刻、植入、光微影、退火及/或其他合适的制程。
装载端口7及9用以使含有一或多个半导体晶圆5的晶圆载体3能够置放在半导体制造系统100处。装载端口7及9邻近于半导体制造系统100的门(在图中未示出)而定位。当晶圆载体3位于装载端口7及9上时，装载端口7及9上中的半导体晶圆5经转移至/自半导体制造系统100。在一些实施例中，置放在装载端口7上的晶圆载体3含有待处理的半导体晶圆5，且置放在装载端口9上的晶圆载体3含有已由半导体制造系统100处理的半导体晶圆5。将了解，装载端口的数目可增加或删除，且不受图1所示的实施例限制。另外，装载端口7及9的位置可修改，例如，装载端口7及9可彼此邻近地定位。
在一些实施例中，在将半导体晶圆5装载至半导体制造系统100中之后，通过光阻剂涂布模块10、背面抛光模块20及曝光模块30顺序地处理半导体晶圆5。在一个例示性实施例中，在光阻剂涂布模块10中对来自置放在装载端口7上的晶圆载体3的半导体晶圆5涂布一光阻剂层。之后，在背面抛光模块20中对每一个半导体晶圆5的后表面抛光。之后，在曝光模块30中通过诸如DUV光或EUV光的辐射使半导体晶圆5中的每一者上的该光阻剂层曝光。之后，将半导体晶圆5自曝光模块30发送至置放在装载端口9上的晶圆载体3。半导体制造系统100中的半导体晶圆5的移动可通过一或多个机械臂(未示出)来执行。
图2是根据本揭露的一些实施例的背面抛光设备20的示意图。在一些实施例中，背面抛光设备20包括腔室200、晶圆载台210、支撑件220、第一操纵模块230、第一刷组件240、控制器270、第二操纵模块280及第二刷组件290。背面抛光设备20的元件可添加或省略，且本揭露不应受该实施例限制。
晶圆载台210用以在背面抛光制程期间固持半导体晶圆5。在一些实施例中，晶圆载台210定位在腔室200的上部侧壁处且包括操纵机构211及晶圆固持器212。操纵机构211是根据自控制器270发送的电信号来控制，以使半导体晶圆5垂直地移动或使半导体晶圆5绕旋转轴线R1旋转。晶圆固持器212连接至操纵机构211且用以以半导体晶圆5的后表面52面向下的方式实体地固持半导体晶圆5。晶圆固持器212可通过多个销(在图中未示出)夹持半导体晶圆5。替代地，晶圆固持器212可为通过真空来固持半导体晶圆5的真空承载台。替代地，晶圆固持器212可为通过静电力来固定半导体晶圆5的静电承载台。
支撑件220用以在将半导体晶圆5装载在晶圆载台210上之前及在将半导体晶圆5自晶圆载台210卸载之后支撑半导体晶圆5。在一些实施例中，支撑件220位于晶圆载台210之下且包括许多销221。这些销221是根据自控制器270发送的电信号来控制，以使半导体晶圆5沿着平行于旋转轴线R1的垂直方向移动以将半导体晶圆5装载至晶圆载台210或自晶圆载台210卸载半导体晶圆5。
第一刷组件240及第二刷组件290用以在两个顺序地执行的背面抛光制程中对半导体晶圆5的后表面52抛光，或在两个独立地执行的背面抛光制程中对半导体晶圆5的后表面52抛光。在一些实施例中，第一刷组件240及第二刷组件290分别由第一操纵模块230及第二操纵模块280操纵，以在腔室200中在不同位置中移动。
在一些实施例中，第一操纵模块230包括底座231、臂232、驱动组件237及刷组件240。臂232可移动地连接至底座231。在本揭露的一个实施例中，底座231包括用于根据由控制器270发出的电信号来驱动臂232的移动的一或多个致动器2310。可通过致动器2310使臂232绕旋转轴线R2旋转。替代地，可通过致动器2310使臂232沿着平行于旋转轴线R2的垂直方向移动。致动器2310可为伺服马达、步进马达、气动装置或其他合适的移动致动器。
驱动组件237用以驱动第一刷组件240绕旋转轴线R3的旋转。在一些实施例中，驱动组件237是置放在臂232的中空结构内且包括致动器233、诸如第一轴234及第二轴236的许多轴及皮带235。第一轴234连接至致动器233，且第二轴236连接至第一刷组件240的底座板241。皮带235部分地包围第一轴234及第二轴236且自第一轴234延伸至第二轴236。当致动器233经驱动时，皮带235经由第一轴234及第二轴236将旋转扭矩自致动器233传递至第一刷组件240。致动器233可包括负责根据控制信号来移动及控制第一轴234的电动马达或任何其他合适的组件。
图3是根据本揭露的一些实施例的第一刷组件240的示意图。图4是沿着图3的线A-A看到的第一刷组件240的横截面图。图5是沿着图3的线B-B看到的第一刷组件240的横截面图。图6是图3所示的第一刷组件240的平面图。在一些实施例中，第一刷组件240包括底座板241、外部刷构件250及内部刷构件260。
在一些实施例中，外部刷构件250具有底部部分251及周边部分254。底部部分251是通过任何合适的扣接方法固定在底座板241的顶表面上，任何合适的扣接方法包括旋紧、夹持、干涉配合及类似方法。在一个实施例中，底部部分251及周边部分254是一体地形成。底部部分251可以与底座板241的形状一致的圆盘形状形成。在一个例示性实施例中，底座板241及底部部分251两者具有圆形形状。然而，应了解，可对本揭露的实施例做出许多变化及修改。底部部分251的形状可不同于底座板241的形状。
周边部分254连接至底部部分251的一侧，该侧与连接至底座板241的一侧对置。在一些实施例中，周边部分254具有环形状且围绕旋转轴线R3。周边部分254离开底部部分251延伸且终止于上部端面257以与底部部分251界定容纳空间253以用于收纳内部刷构件260。周边部分254具有外表面255及内表面256。周边部分254的内表面256面向容纳空间253且具有圆形形状，如自图6所示的俯视图所见。外表面255与内表面256对置且与底部部分251的外边缘252(参见图4)齐平。上部端面257可垂直于外表面255。
在一些实施例中，外部刷构件250的周边部分254在离开底部部分251的方向上渐缩。确切地，斜切边(或切角边)258形成于内表面256至上部端面257之间。斜切边258与上部端面257之间的夹角A1(参见图4)可在约120度至约150度的范围内。举例而言，斜切边258与上部端面257之间的夹角A1是约135度。在一些实施例中，斜切边258的宽度W6在约2mm至约5mm的范围内。举例而言，如自俯视图所见的斜切边258的宽度W6是5mm。斜切边258利于外部刷构件250在与半导体晶圆5接触之后弯曲。
在一些实施例中，内部刷构件260收纳在容纳空间253中且被外部刷构件250包围。在一些实施例中，内部刷构件260以内部刷构件260的中心与外部刷构件250的底部部分251的中心对准的方式固定在外部刷构件250的底部部分251上。内部刷构件260可通过任何合适的扣接方法固定在外部刷构件250的底部部分251上，任何合适的扣接方法包括旋紧、夹持、干涉配合及类似方法。然而，应了解，可对本揭露的实施例作出许多变化及修改。在一些实施例中，底部部分251被省略，且周边部分254及内部刷构件260被直接固定在底部241上。
在一些实施例中，容纳空间253的尺寸经选择以允许内部刷构件260完全地收纳在容纳空间253中。因此，如图4所示，容纳空间253的深度H1(或上部端面257至底部部分251之间的距离)大于内部刷构件260的高度H2。在一个例示性实施例中，深度H1是约7mm且高度H2是约5mm。深度H1与高度H2之间的差是约5mm。深度H1与高度H2之间的差使外部刷构件250能够在第一刷组件240朝向半导体晶圆5移动时比内部刷构件260先接触半导体晶圆5。然而，应了解，可对本揭露的实施例作出许多变化及修改。在一些实施例中，深度H1可等于高度H2。
另外，内径W2稍微大于内部刷构件260的外径W3。在一个例示性实施例中，内径W2是约21mm且内部刷构件260的外径W3是约19mm。结果，缝隙G形成于内部刷构件260与外部刷构件250的周边部分254之间。缝隙G具有约1mm的宽度。内部刷构件260与外部刷构件250之间的缝隙G在背面抛光制程期间提供空间以供内部刷构件260在吸收处理液体之后膨胀。然而，应了解，可对本揭露的实施例作出许多变化及修改。在另一实施例中，内径W2等于内部刷构件260的外径W3，且内部刷构件260紧密地配合至容纳空间253中。
在一些实施例中，内部刷构件260由不同于外部刷构件250的材料的材料制成。在一些实施例中，外部刷构件250包括一材料，该材料具有比内部刷构件260的材料低的刚度(或硬度)。在一个例示性实施例中，内部刷构件260由诸如聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)的具有吸收性质的材料制成，且外部刷构件250由诸如RN的树脂材料制成。在此实施例中，外部刷构件250通过当外部刷构件250的上部端面257在背面抛光制程期间与半导体晶圆5附接时的压缩力向外弯曲。然而，应了解，可对本揭露的实施例作出许多变化及修改。在一些其他实施例中，内部刷构件260及外部刷构件250由同一材料制成。举例而言，内部刷构件260由RN制成，且外部刷构件250由RN制成。
在一些实施例中，许多槽形成于外部刷构件250的表面上，这些槽与半导体晶圆5直接接触以引导流出外部刷构件250外的处理液体。举例而言，如图6所示，外部刷构件250具有四个槽(在下文中被称为“外部槽”)259。该四个外部槽259是形成于上部端面257上且自周边部分254的内表面256至外表面255径向地延伸。该四个外部槽259可以相同的圆周角彼此分开。在一些实施例中，圆周角是约90度，且这些外部槽中的每一者的延伸方向垂直于内表面256且垂直外表面255。
在一些实施例中，如图5所示，外部槽259中的每一者具有深度D1，该深度等于斜切边258在平行于旋转轴线R3的方向上的高度。结果，斜切边258的下部末端2580与外部槽259中的每一者的底表面2590相交。在一个例示性实施例中，外部槽259中的每一者的深度D1及斜切边258在平行于旋转轴线R3的方向上的高度是约5mm。在一些实施例中，外部槽259中的每一者具有宽度W4(参见图6)，该宽度等于外部槽259中的每一者的深度D1。在一个例示性实施例中，外部槽259中的每一者的宽度W4是约5mm。
在一些实施例中，除了形成于外部刷构件250上的外部槽259之外，许多槽亦形成于内部刷构件260的表面上，这些槽与半导体晶圆5直接接触以引导流出内部刷构件260外的处理液体。举例而言，如图6所示，内部刷构件260具有四个槽(在下文中被称为“内部槽”)269。该四个内部槽269是形成于内部刷构件260的上部端面267上且自上部端面267的中心至内部刷构件260的外表面265径向地延伸。该四个内部槽269可以相同的圆周角彼此分开。在一些实施例中，圆周角是约90度，且这些内部槽269中的每一者的延伸方向垂直于内部刷构件260的外表面265。
在一些实施例中，内部槽269的延伸方向与邻近的外部槽259的延伸方向对准。举例而言，如图6所示，延长线EL穿过内部刷构件260的中心C且与外部刷构件250的外表面255垂直相交。四个内部槽269中的一个及四个外部槽259中的一个沿着延长线EL延伸。因此，用于背面抛光制程的处理液体将经由内部槽269及外部槽259高效地排泄。然而，应了解，可对本揭露的实施例作出许多变化及修改。在一些其他实施例中，内部刷构件260及外部刷构件250上的两个相邻槽是以交错方式配置。
在一些实施例中，内部刷构件260及外部刷构件250上的两个径向相邻的槽的底表面相对于底座板241具有相同高度。举例而言，如图5所示，外部槽259中的一个的底表面2590及内部槽269中的一个的底表面2690相对于底座板241具有相同高度且位于平行于底座板241的同一平面上。因此，用于背面抛光制程的处理液体将经由内部槽269及外部槽259高效地排泄。然而，应了解，可对本揭露的实施例作出许多变化及修改。在一些其他实施例中，外部槽259中的一个的底表面2590及内部槽269中的一个的底表面2690相对于底座板241具有不同高度。举例而言，内部槽269中的一个的底表面2690比外部槽259中的一个的底表面2590高。
将注意，尽管图3至图6图示形成于内部刷构件260及外部刷构件250上的用于在背面抛光制程中排泄处理液体的四个槽，但第一刷组件240可在内部刷构件260及外部刷构件250上包括任何数目个槽以引导处理液体的流动。在一些实施例中，形成于内部刷构件260上的内部槽269被省略，且处理液体是经由外部槽259自内部刷构件260排泄至外部。
参考图2，第二操纵模块280用以操纵第二刷组件290在腔室200中的移动。在一些实施例中，第二操纵模块280具有与第一操纵模块230类似的组态且包括底座231、臂232、驱动组件237。因此，第一操纵模块230的论述适用于第二操纵模块280，除非另外提及。
在一些实施例中，如图7所示，第二刷组件290包括底座板291及刷构件295。底座板291是安装在臂232上且连接至驱动组件237(参见图2)。刷构件295是通过任何合适的扣接方法固定在底座板291的顶表面292上，任何合适的扣接方法包括旋紧、夹持、干涉配合及类似方法。刷构件295以圆柱形形状形成。在一个实施例中，仅一个刷构件295定位在底座板291上，且没有其他刷构件定位在刷构件295与底座板291的外边缘293之间。
图8根据本揭露的一些实施例展示晶圆处理方法S100的流程图，且图9展示晶圆处理方法S100的操作S130的细节。为了说明，将与图10A至图10K及图11至图13中所示的示意图一起描述图8及图9的流程图。图解仅是例示性的且不欲超出附随的权利要求书中具体地列举的内容加以限制。将理解，可在通过图8及图9展示的步骤之前、期间及之后提供额外操作，且在该方法的额外实施例中，可替换或消除下文所描述的步骤中的一些。操作/制程的次序可是可互换的。
晶圆处理方法S100用以在半导体晶圆5上形成一图案。晶圆处理方法S100包括操作S110，在该操作中，将半导体晶圆5收纳至半导体制造系统100中。
在一些实施例中，如图11所示，在将半导体晶圆5发送至半导体制造系统100之前，在半导体晶圆5上形成一些特征。确切地说，在半导体晶圆的N井区域50中形成源极/漏极区域51。执行植入制程以形成源极/漏极区域51。在一些实施例中，将P型掺杂剂植入至N井区域50中以形成源极/漏极区域51。之后，可执行诸如快速热制程(rapid thermal process；RTP)的退火制程以修复源极/漏极区域51中的硅的晶体结构且活化源极/漏极区域51中的掺杂剂。
在一些实施例中，根据一些实施例，在半导体晶圆5上方形成两个特征55。举例而言，在两个源极/漏极区域51之间形成两个特征55。在一些实施例中，该两个特征55中的每一者包括在半导体晶圆5的N井区域50上方的栅极介电层550及在栅极介电层550上方的栅极电极551。
在一些实施例中，栅极介电层550是由氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、高k材料、任何其他合适的介电材料或其组合制成。在本揭露的一些实施例中，高k材料可包括，但不限于，金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属硅化物、过渡金属氧氮化物、金属铝酸盐、硅酸锆、铝酸锆。举例而言，高k材料的材料可包括，但不限于，LaO、AlO、ZrO、TiO、Ta2O5、Y2O3、SrTiO3(STO)、BaTiO3(BTO)、BaZrO、HfO2、HfO3、HfZrO、HfLaO、HfSiO、HfSiON、LaSiO、AlSiO、HfTaO、HfTiO、HfTaTiO、HfAlON、(Ba,Sr)TiO3(BST)、Al2O3、任何其他合适的高k介电材料或其组合。
在一些实施例中，栅极电极551是由多晶硅、金属材料、另一合适的导电材料或其组合制成。在本揭露的一些实施例中，金属材料可包括，但不限于，铜、铝、钨、钼、钛、钽、铂或铪。在一些实施例中，栅极电极551是假栅极电极且将由诸如金属材料的另一导电材料替换。假栅极电极层由例如多晶硅制成。
在一些实施例中，在源极/漏极区域51上方形成两个特征57。在本揭露的一些实施例中，特征57中的每一者包括金属层。在一些实施例中，金属层包括，但不限于，硅化镍、硅化钴、硅化钨、硅化钛、硅化钽、硅化铂或硅化铒。
在一些实施例中，在特征57上方形成介电层59。在一些实施例中，沉积介电层59以覆盖源极/漏极区域51、特征55及特征57。在一些实施例中，该介电层包括氧化硅、氧氮化硅、硼硅酸盐玻璃(borosilicate glass；BSG)、磷硅酸盐玻璃(phosphoric silicateglass；PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(borophosphosilicate glass；BPSG)、氟化硅酸盐玻璃(fluorinated silicate glass；FSG)、低k材料、多孔介电材料、另一合适的材料或其组合。在一些实施例中，使用CVD制程、ALD制程、旋涂制程、喷涂制程、另一适用制程或其组合来沉积介电层。
晶圆处理方法S100亦包括操作S120，在该操作中，在半导体晶圆5的一表面上涂布光阻剂层60。在一些实施例中，如图12所示，在介电层59的顶部上形成光阻剂层60。光阻剂层60是正型抗蚀剂或负型光阻剂。正型光阻剂是指在曝露于辐射(通常为UV光，例如，EUV)时变得溶解于显影剂中的光阻剂，而未曝光(或曝光较少)的光阻剂的区域不可溶解于显影剂中。另一方面，负型光阻剂是指在曝露于辐射时变得不可溶解于显影剂中的光阻剂，而未曝光(或曝光较少)的光阻剂的区域可溶解于显影剂中。在曝露于辐射后变得不可溶解的负光阻剂的区域可由于由曝露于辐射造成的交联反应而变得不可溶解。晶圆处理方法S100亦包括操作S125，在该操作中，在软烘烤操作中，烘烤包括光阻剂60的半导体晶圆5，以驱除光阻剂中的溶剂且使光阻剂60凝固。
在一些实施例中，在涂布光阻剂层60之后，后表面52的部分区域可被光阻剂材料污染。半导体晶圆5的后表面52上的污染物将引起在后续微影曝光制程中使影像集中在晶圆的表面上的故障，由此导致产品报废。为了清除后表面52上的光阻剂材料，晶圆处理方法S100继续操作S130，在该操作中，执行背面抛光制程。
参考图9，背面抛光制程包括操作S131，在该操作中，在晶圆载台210上装载半导体晶圆5。在一些实施例中，如图10A所示，通过机械臂2将半导体晶圆5移至腔室200中。机械臂2将半导体晶圆5置放在支撑件220的销221上且移出腔室200。在将半导体晶圆5置放在销221上之后，销221沿着如由图10A中所示的箭头所指示的方向升高半导体晶圆5，接着，半导体晶圆5以半导体晶圆5的后表面52面向下的方式由晶圆固持器212固定，如图10B所示。
背面抛光制程包括用于执行第一抛光阶段的操作S140。在一些实施例中，第一抛光阶段包括操作S141，在该操作中，使第一刷组件240朝向半导体晶圆5的后表面52移动以使第一刷组件240的内部刷构件260及外部刷构件250能够与半导体晶圆5的后表面52接触。在一些实施例中，如图10B所示，控制第一操纵模块230的致动器2310以使臂232绕旋转轴线R2旋转以使第一刷组件240移动。在一些实施例中，当第一刷组件240移动至在半导体晶圆5之下的位置时，如图10C所示，臂232的旋转停止。
在第一刷组件240移动至在半导体晶圆5之下的位置之后，如图10C所示，外部刷构件250与半导体晶圆5的后表面52相距第一距离T1，且内部刷构件260与半导体晶圆5的后表面52相距第二距离T2。由于外部刷构件250的上部端面257比内部刷构件260的上部端面267高，因此第二距离T2大于第一距离T1。在一个例示性实施例中，第二距离T2与第一距离T1之间的差是约2mm。
在一些实施例中，控制第一操纵模块230的致动器2310以沿着如由图10C中所示的箭头Z指示的方向升高臂232，以便使第一刷组件240朝向半导体晶圆5的后表面52移动。第一刷组件240可以旋转轴线R1与旋转轴线R3重叠的方式移动。
在一些实施例中，第一刷组件240的垂直移动距离是由内部刷构件260与半导体晶圆5的后表面52之间的第二距离T2判定。结果，如图10D所示，当内部刷构件260刚触碰半导体晶圆5的后表面52时，第一刷组件240的垂直移动停止。另外，当第一刷组件240的垂直移动停止时，外部刷构件250由于来自半导体晶圆5的后表面52的压缩压力而向外弯曲。在一个例示性实施例中，导致半导体晶圆5的后表面52上的推动负载的第一刷组件240的垂直移动在约1N至9N的范围内，例如9N。
确切地说，如图10E所示，当内部刷构件260的上部端面267刚触碰半导体晶圆5的后表面52时，周边部分254向外弯曲且在斜切边258(上部端面257的其他部分)与半导体晶圆5的后表面52之间形成接触。在一些实施例中，与不具楔形结构的周边部分相比，由于斜切边258的形成，周边部分254可紧密地配合在半导体晶圆5的后表面52上。
第一抛光阶段亦包括操作S142，在该操作中，在第一刷组件240上方供应一处理液体。在一些实施例中，如图10E所示，在第一刷组件240的垂直移动完成之后，通过分配器239供应处理液体2。处理液体2可包括清洗液体，诸如去离子水(deionized water；DIW)。
第一抛光阶段亦包括操作S143，在该操作中，使该第一刷组件相对于该半导体晶圆旋转一第一预定时间。在一些实施例中，如图10F所示，在第一刷组件240与半导体晶圆5的后表面52接触之后，使第一刷组件240以约300rpm至约500rpm的速度绕旋转轴线R3旋转以对半导体晶圆5的后表面52抛光。同时，通过晶圆载台210使半导体晶圆5以约2000rpm的速度绕旋转轴线R1旋转。在一些实施例中，第一刷组件240的旋转方向及半导体晶圆5的旋转方向是相同的。替代地，第一刷组件240的旋转方向与半导体晶圆5的旋转方向相反。
图10G根据一些实施例展示第一刷组件240的俯视图。在一些实施例中，在第一刷组件240通过半导体晶圆5压缩之后，外部刷构件250的周边部分254向外弯曲。因此，如自图10G中所示的俯视图所见，外部刷构件250的周边部分254的垂直凸起位于底座板241之外，此为半导体晶圆5的后表面52提供更大的接触面积且减少用于执行表面抛光制程的时间。
在一些实施例中，由于内部刷构件260是由吸收性质的材料制成，因此内部刷构件260可吸收处理液体2且在大小上扩大。如图10G所示，内部刷构件260的膨胀导致内部刷构件260的外表面265与外部刷构件250的内表面256之间的接触，且缝隙G的宽度减小接近于零。
在一些实施例中，在内部刷构件260由于液体吸收而膨胀之后，内部槽269紧接地连接至邻近的外部槽259。因此，处理液体2与自半导体晶圆5的后表面52移除的粒子一起可经由内部槽269及外部槽259高效地排泄，且可减少对通过粒子摩擦产生的半导体晶圆5的后表面52上的刮痕的担心。
第一抛光阶段亦包括操作S144，在该操作中，使第一刷组件240沿着一行进路径来回地移动。在一些实施例中，如图10F所示，使第一刷组件240沿着行进路径P1自半导体晶圆5的中心(即，第一位置)移动至半导体晶圆5的周边区域(即，第二位置)。行进路径P1平行于半导体晶圆5的后表面52。结果，在第一刷组件240的水平向外移动期间，第一刷组件240将相同的压缩力(例如，9N)施加至半导体晶圆5的后表面52。
在一些实施例中，如图10H所示，当第一刷组件240移动至第二位置时，第一刷组件240不越过半导体晶圆5的顶点53且不越过半导体晶圆5的底部斜切边54。确切地说，外部刷构件250的上部端面257与斜切边54相距第一距离D1且与顶点53相距第二距离D2。在一个例示性实施例中，第二距离D2小于2.5mm，且第一距离D1小于约1mm且大于0mm。因此，由第一刷组件240清洗的半导体晶圆5的周边区域的面积达到最大，且避免第一刷组件240与用于固持半导体晶圆5的晶圆载台210的销之间的干扰。
在一些实施例中，第一刷组件240沿着行进路径P2自半导体晶圆5的边缘(即，第二位置)移动回至半导体晶圆5的中心(即，第一位置)。行进路径P2平行于半导体晶圆5的后表面52。结果，在第一刷组件240的水平向内移动期间，第一刷组件240将相同的压缩力(例如，9N)施加至半导体晶圆5的后表面52。
第一抛光阶段亦包括操作S145，在该操作中，使第一刷组件240远离后表面52移动。在一些实施例中，使第一刷组件240沿着行进路径P1及行进路径P2来回地移动一第一预定时间段，以便清洗半导体晶圆5的后表面52的整个区域。在该第一预定时间之后，停止第一刷组件240的旋转，且终止处理液体的供应。另外，通过操纵第一操纵模块230的臂232而使第一刷组件240下降且移动至如图10I所示的待命位置。因此，第一抛光制程完成。
在一些实施例中，在第一刷组件240移动回至待命位置之后执行针对第一刷组件240的预防性维护(prevention maintenance；PM)操作。PM操作至少包括替换内部刷构件260及外部刷构件250中的至少一者。由于内部刷构件260及外部刷构件250可自底座板241拆卸，因此预防性维护操作所需的时间减少，且可避免由背面抛光设备20为了变得可用要等待过长时间引起的生产力的降低。
在一些实施例中，背面抛光制程亦包括用于执行第二抛光阶段的操作S150。在一些实施例中，第二抛光阶段包括操作S151，在该操作中，使第二刷组件290朝向半导体晶圆5的后表面52移动。在一些实施例中，如图10I所示，通过使第二操纵模块280的臂232绕旋转轴线R4旋转而使第二刷组件290移动至在半导体晶圆5之下的一位置。另外，通过升高第二操纵模块280的臂232而使第二刷组件290朝向半导体晶圆5移动，直至第二刷组件290与半导体晶圆5的后表面52接触如图10J所示。
第二抛光阶段亦包括操作S152，在该操作中，使该第二刷组件相对于该半导体晶圆旋转一第二预定时间。在一些实施例中，在第二刷组件290与半导体晶圆5的后表面52接触之后，使第二刷组件290以约300rpm至约500rpm的速度绕旋转轴线R5旋转以对半导体晶圆5的后表面52抛光。同时，通过晶圆载台210使半导体晶圆5以约2000rpm的速度绕旋转轴线R1旋转。在一些实施例中，第二刷组件290的旋转方向及半导体晶圆5的旋转方向是相同的。替代地，第二刷组件290的旋转方向与半导体晶圆5的旋转方向相反。
在一些实施例中，在执行操作S152期间，可将用于第一抛光制程的操作S142及操作S144应用于第二抛光阶段，且为简洁起见，不重复第二抛光制程的细节。
在一些实施例中，第二抛光阶段亦包括操作S153，在该操作中，使第二刷组件290远离后表面52移动。在一些实施例中，执行第二刷组件290的旋转持续一第二预定时间段，以便清洗半导体晶圆5的后表面52的整个区域。在该第二预定时间之后，停止第二刷组件290的旋转，且终止处理液体的供应。另外，通过操纵第二操纵模块280的臂232而使第二刷组件290下降且移动至如图10K所示的待命位置。因此，第二抛光制程完成。
在一些实施例中，背面抛光制程亦包括操作S132，在该操作中，自晶圆载台210卸载半导体晶圆5。在一些实施例中，如图10K所示，自晶圆载台210卸载的半导体晶圆5由支撑件来支撑且经由机械臂2自腔室200移除。由于经抛光的半导体晶圆5的移除，可将另一受污染的半导体晶圆5发送至腔室200中以进行背面抛光制程。
参考图8，晶圆处理方法S100亦包括操作S160，在该操作中，在曝光模块30(图2)中执行微影曝光。光阻剂材料的曝光可例如使用浸没式微影工具或极紫外光(extremeultraviolet light；EUV)工具来执行以提高解析度且减小最小的可达成间距。晶圆处理方法S100亦包括操作S165，在该操作中，执行曝光后烘烤(post exposure bake；PEB)操作以使经曝光的光阻剂材料硬化。
晶圆处理方法S100亦包括操作S170，在该操作中，执行显影制程。在一些实施例中，如图13所示，使光阻剂层60的光阻剂材料显影以形成开口61。对于正型光阻剂材料，通过涂覆一显影剂溶液且接着移除该显影剂溶液来使经曝光区域显影。对于负型光阻剂材料，通过涂覆一显影剂溶液且随后移除该显影剂溶液来使未曝光区域显影。晶圆处理方法S100亦包括操作S175，在该操作中，执行硬烘烤操作以使光阻剂60硬化。
晶圆处理方法S100亦包括操作S180，在该操作中，形成一特征。在一些实施例中，在特征58形成之前，蚀刻经曝光的介电层59以形成曝露特征55的一部分的开口。之后，如图13所示，在介电层59的开口61中沉积特征58以充当特征55的触点。由于半导体晶圆5的后表面52上的污染物在先前进行的背面抛光制程中经移除，因此特征58与下伏特征55之间的重叠漂移减至最小。与仅使用RN刷的背面抛光制程相比，在经历晶圆处理方法S100的半导体晶圆5上展现出更好的重叠(即，重叠漂移在X方向上自1.69改良至1.37且自1.64改良至1.16)效能。
本揭露的实施例提供一种混合型刷组件，该混合型刷组件具有用以清洁或抛光半导体晶圆的后表面的复合材料。由于混合型刷组件的使用，累积在半导体晶圆的后表面上的顽固污染物被高效地移除且在半导体晶圆的后表面上发现较少雾状物。因此，半导体晶圆的生产良率得到改良。
根据一些实施例，提供一种晶圆处理方法。该晶圆处理方法包括以使一半导体晶圆的一后表面面向下的方式将该半导体晶圆置放在一晶圆载台上。该晶圆处理方法进一步包括将一第一刷组件定位在该半导体晶圆的该后表面之下。该晶圆处理方法亦包括使一第一刷组件朝向该半导体晶圆的该后表面移动至一第一位置。在该第一位置处，该第一刷组件的由不同材料制成的一内部刷构件及一外部刷构件与该半导体晶圆的该后表面接触。另外，该晶圆处理方法包括在该第一刷组件处于该第一位置时使该第一刷组件相对于该半导体晶圆旋转。此晶圆处理方法进一步包含在第一刷组件上方供应一处理液体且引导处理液体穿过形成于外部刷构件上的一外部槽。此晶圆处理方法进一步包含将处理液体自形成于内部刷构件上的一内部槽引导至外部槽。在处理液体的供应期间，由内部刷构件吸收的处理液体导致内部刷构件的体积增大且使内部刷构件的一外部侧壁与外部刷构件的一内部侧壁接触。在第一刷组件朝向半导体晶圆的后表面的移动之前，外部刷构件与半导体晶圆的后表面相距一第一距离且内部刷构件与半导体晶圆的后表面相距一第二距离，第二距离大于第一距离。使第一刷组件朝向半导体晶圆的后表面移动包含使第一刷组件朝向半导体晶圆的后表面移动第二距离以导致外部刷构件向外弯曲。此晶圆处理方法进一步包含以下步骤：在第一刷组件的旋转执行一第一预定时间段之后，使第一刷组件远离半导体晶圆的后表面移动；使一第二刷组件朝向后表面移动以使具有一圆柱形形状的一刷构件能够与半导体晶圆的后表面接触；及在第二刷组件朝向半导体晶圆的后表面的移动之后，使第二刷组件相对于半导体晶圆旋转。此晶圆处理方法进一步包含使第一刷组件沿着平行于半导体晶圆的后表面的一行进路径自第一位置至第二位置来回地往复移动，其中在第二位置中，外部刷构件的一下部末端与半导体晶圆的后表面接触且与半导体晶圆的一边缘间隔分开。
根据一些实施例，提供一种晶圆处理方法。该晶圆处理方法包括以使一半导体晶圆的一后表面面向下的方式将该半导体晶圆置放在一晶圆载台上。该晶圆处理方法进一步包括将一第一刷组件定位在该半导体晶圆的该后表面之下。该晶圆处理方法亦包括使一第一刷组件朝向该半导体晶圆的该后表面移动至一第一位置。在该第一位置处，一内部刷构件与该后表面接触且围绕该内部刷构件的一外部刷构件受压且向外弯曲。另外，该晶圆处理方法包括在该第一刷组件处于该第一位置时使该第一刷组件相对于该半导体晶圆旋转。此晶圆处理方法进一步包含在第一刷组件上方供应一处理液体，其中处理液体穿过形成于外部刷构件上的一外部槽。此晶圆处理方法进一步包含将处理液体自形成于内部刷构件上的一内部槽引导至外部槽。在处理液体的供应期间，由内部刷构件吸收的处理液体导致内部刷构件的体积增大且使内部刷构件的一外部侧壁与外部刷构件的一内部侧壁接触。在第一刷组件朝向半导体晶圆的后表面的移动之前，外部刷构件与半导体晶圆的后表面相距一第一距离且内部刷构件与半导体晶圆的后表面相距一第二距离，第二距离大于第一距离。使第一刷组件朝向半导体晶圆的后表面移动包含使第一刷组件朝向半导体晶圆的后表面移动第二距离以导致外部刷构件向外弯曲。此晶圆处理方法进一步包含以下步骤：在第一刷组件的旋转执行一第一预定时间段之后，使第一刷组件远离半导体晶圆的后表面移动；使一第二刷组件朝向后表面移动以使具有一圆柱形形状的一刷构件能够与该半导体晶圆的该后表面接触；及在第二刷组件朝向半导体晶圆的后表面的移动之后，使第二刷组件相对于半导体晶圆旋转。此晶圆处理方法进一步包含使第一刷组件沿着平行于半导体晶圆的后表面的一行进路径自第一位置至第二位置来回地往复移动，其中在第二位置中，外部刷构件的一下部末端与半导体晶圆的后表面接触且与半导体晶圆的一边缘间隔分开。
根据一些实施例，一半导体制造系统包括一晶圆载台及一刷组件，该刷组件可移动地位于该晶圆载台之下。该刷组件包括一底座板、一内部刷构件及一外部刷构件。该内部刷构件定位在该底座板上，且该外部刷构件围绕该内部刷构件。该半导体制造系统亦包括一轴及一致动器。该轴连接至该底座板，且该致动器连接至轴。该半导体制造系统进一步包括一控制器，该控制器经程序化以将电信号发送至该致动器以驱动该底座板以围绕一旋转轴线旋转。外部刷构件由一材料制成，此材料具有比内部刷构件的材料低的结构强度。刷组件的外部刷构件具有径向地延伸的多个外部槽。刷组件的内部刷构件具有径向地延伸的多个内部槽。
先前内容概述几个实施例的特征，使得熟悉此项技术者可更好地理解本揭露的态样。熟悉此项技术者应了解，这些熟悉此项技术者可容易使用本揭露作为设计或修改用于实现相同目的及/或达成本文中介绍的实施例的相同优点的其他制程及结构的基础。熟悉此项技术者亦应认识到，此等效构造不背离本揭露的精神及范畴，且这些等效构造可在不背离本揭露的精神及范畴的情况下作出本文中的各种变化、替代及更改。

Claims (1)

1.一种晶圆处理方法，其特征在于，包含：
以使一半导体晶圆的一后表面面向下的方式将该半导体晶圆置放在一晶圆载台上；
将一第一刷组件定位在该半导体晶圆的该后表面之下；
使一第一刷组件朝向该半导体晶圆的该后表面移动至一第一位置，在该第一位置处，该第一刷组件的一内部刷构件及一外部刷构件与该半导体晶圆的该后表面接触，该外部刷构件与该内部刷构件是由不同材料制成；及
在该第一刷组件处于该第一位置时使该第一刷组件相对于该半导体晶圆旋转。
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