TWI832570B - 減少化學機械研磨中微刮痕缺陷的半導體製程 - Google Patents
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Abstract
本發明提出了一種可減少化學機械研磨中微刮痕缺陷的半導體製程，其步驟包含在一清洗機台進行研磨前預清洗步驟、在該研磨前預清洗步驟後立即進入一晶邊處理裝置進行晶邊處理步驟，其中該晶邊處理步驟包含對晶圓的晶邊進行清洗或是對晶圓的晶邊進行研磨、以及在該晶邊處理步驟後立即進入一化學機械研磨機台進行晶圓研磨步驟。
Description
本發明大體上與一種半導體製程有關，更具體言之，其係關於一種對晶圓的晶邊進行清洗或研磨的半導體製程。
化學機械研磨(Chemical-Mechanical Polishing,CMP)是半導體元件製造中常用的一種製程，其製程中使用具有研磨性和腐蝕性的研磨液搭配研磨墊來將矽晶圓或其它基底材料表面上不需要或不規則的結構移除，以此達到平坦化之目的。平坦化後的矽晶圓具有平坦的製程面，可使得乾式刻蝕中的圖案成型更加容易，可形成更小的半導體圖案，從而能夠提高元件的集成度。
然而，化學機械研磨製程中常會因為製程中堅硬的雜質顆粒的存在而在受研磨的表面上產生微刮痕缺陷，進而影響到後續製程以及最終元件的可靠度。例如研磨前的預清洗步驟不徹底導致雜質顆粒殘留，或是製程中從晶圓的晶邊(bevel)上脫落的矽結晶顆粒等。故此，本領域的一般技術人士仍需要對現有的化學機械研磨製程進行改善，以避免上述問題。
有鑑於上述習知技術會遇到的問題，本發明於此提出了一種新穎的
半導體製程，其特點在於在化學機械研磨前的預清洗步驟與研磨步驟之間加入了一道晶邊處理步驟，去除晶邊的雜質顆粒，以避免該些雜質顆粒在後續的研磨製程中刮傷研磨面，形成微刮痕缺陷。
本發明的目的在於提出一種可減少化學機械研磨中微刮痕缺陷的半導體製程，其步驟包含：在一清洗機台進行研磨前預清洗步驟、在該研磨前預清洗步驟後，立即進入一晶邊處理裝置進行晶邊處理步驟、以及在該晶邊處理步驟後，立即進入一化學機械研磨機台進行晶圓研磨步驟。
本發明的這類目的與其他目的在閱者讀過下文中以多種圖示與繪圖來描述的較佳實施例之細節說明後應可變得更為明瞭顯見。
10:晶圓
100:清洗機台
200:晶邊處理裝置
202:處理機構
203:凹槽
204:海綿條(研磨墊)
300:化學機械研磨(CMP)機台
第1圖為本發明製程所使用機台的頂視示意圖；以及第2圖為根據本發明實施例中晶邊處理步驟的截面示意圖。
須注意本說明書中的所有圖示皆為圖例性質，為了清楚與方便圖示說明之故，圖示中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現，一般而言，圖中相同的參考符號會用來標示修改後或不同實施例中對應或類似的元件特徵。
現在下文將詳細說明本發明的示例性實施例，其會參照附圖示出所描述之特徵以便閱者理解並實現技術效果。閱者將可理解文中之描述僅透過例示之方式來進行，而非意欲要限制本案。本案的各種實施例和實施例中彼此不衝突的各種特徵可以以各種方式來加以組合或重新設置。在不脫離本發明的精
神與範疇的情況下，對本案的修改、等同物或改進對於本領域技術人員來說是可以理解的，並且旨在包含在本案的範圍內。
如本文中使用的，術語「基底」是指向其上增加後續材料的材料。可以對基底自身進行圖案化。增加在基底的頂部上的材料可以被圖案化或可以保持不被圖案化。此外，基底可以包括廣泛的半導體材料，例如矽、鍺、砷化鎵、磷化銦等。或者，基底可以由諸如玻璃、塑膠或藍寶石晶圓的非導電材料製成。
閱者更能了解到，當「包含」與/或「含有」等詞用於本說明書時，其明定了所陳述特徵、區域、整體、步驟、操作、要素以及/或部件的存在，但並不排除一或多個其他的特徵、區域、整體、步驟、操作、要素、部件以及/或其組合的存在或添加的可能性。
請參照第1圖，其為本發明製程所使用機台的頂視示意圖。在本發明的半導體製程中，首先進行一研磨前預清洗步驟。該研磨前預清洗步驟係在一清洗機台100中進行，清洗機台100可為濕式清洗機台，不限於槽式或單片式，其採用特定的化學溶液和去離子水對晶圓表面進行無損傷清洗，如RCA濕式清潔、超聲波清洗等。預清洗步驟中所使用的化學溶液視其先前製程而定，如使用SC1、SC2、硫酸雙氧水混合液(SPM)、四甲基氫氧化銨(TMAH)、臭氧去離子水(DIO3)、稀釋氫氟酸(DHF)、氫氟酸緩衝液(BHF)等，不限於此。該研磨前預清洗步驟可以將先前製程中殘留在晶圓表面上的各種雜質顆粒與污染物去除，如自然氧化層、有機物、金屬離子、犧牲層等，以提供乾淨的製程表面。
仍參照第1圖。在上述研磨前預清洗步驟後，清洗過的晶圓會立刻經由傳送機構傳送到與清洗機台100相連的一晶邊(bevel)處理裝置200進行晶邊處理步驟。此晶邊處理步驟可以清除前述研磨前預清洗步驟中所無法清洗到的晶邊部位上的雜質與缺陷。在本發明實施例中，晶邊處理步驟包含對晶圓的晶邊
進行清洗動作，以及/或是對晶圓的晶邊進行研磨動作，以去除位於晶邊部位的雜質或缺陷。須注意此晶邊處理步驟有別於後續所要進行的化學機械研磨(CMP)步驟，其所針對處理的部位為晶圓的晶邊，而非晶圓的表面或製程面。
現在請參照第2圖，其為根據本發明實施例中晶邊處理步驟的截面示意圖。在晶邊處理步驟中，晶邊處理裝置200中待處理晶圓10的晶邊部位會被設置在處理機構202的一凹槽203中，晶圓10可透過轉動的方式使其不同的晶邊部位位於凹槽203中。凹槽203中可通入去離子水對晶圓10的晶邊進行沖洗，以去除晶邊處的雜質顆粒。再者，凹槽203中可設置海綿條或是研磨墊204，並搭配通入研磨液來對晶邊進行研磨。實施例中所使用的研磨液可為一般CMP製程中所使用之研磨液，如氧化鋁研磨液、氧化矽研磨液或氧化鈰研磨液等，特別係針對矽材質的研磨液。上述研磨動作可以進一步去除晶邊處的劣質層或脆弱層結構，避免其雜質顆粒在後續的CMP製程中脫落而刮傷研磨面。
復參照第1圖。在上述晶邊處理步驟後，處理後的晶圓會立刻經由傳送機構傳送到與晶邊處理裝置200相連的一CMP機台300進行晶圓研磨步驟。先前於清洗機台100以及晶邊處理裝置200進行的動作都是對晶圓作CMP製程的預清洗以及預處理動作，此時在CMP機台300中才進行主要的CMP製程。CMP機台300可為任何類型的研磨機台，例如針對氧化矽、淺溝槽隔離結構、鎢、銅等不同材質或製程的機台。CMP製程中會使用研磨液，如氧化鋁研磨液、氧化矽研磨液或氧化鈰研磨液等研磨液，配合研磨墊來將矽晶圓或其它襯底材料表面上不需要或不規則的結構移除，以此達到平坦化之目的。
在本發明實施例中，晶邊處理裝置200較佳位於清洗機台100與CMP機台300之間，且連接該兩者。如此，晶圓可以在清洗機台100中完成預清洗步驟後，立即且直接透過傳送機構傳送到晶邊處理裝置200中進行晶邊處理，且在晶邊處理後可立即且直接透過傳送機構傳送到CMP機台300進行CMP製程，如此
的設置可以避免額外新增的晶邊處理動作對整體製程的產出有過大的影響。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:清洗機台
200:晶邊處理裝置
300:化學機械研磨(CMP)機台
Claims (5)
- 一種減少化學機械研磨中微刮痕缺陷的半導體製程，包含：在一清洗機台進行研磨前預清洗步驟；在該研磨前預清洗步驟後，立即進入一晶邊處理裝置進行晶邊處理步驟；以及在該晶邊處理步驟後，立即進入一化學機械研磨機台進行晶圓研磨步驟，其中該晶邊處理裝置位於該清洗機台與該化學機械研磨機台之間且連接該清洗機台與該化學機械研磨機台。
- 如申請專利範圍第1項所述之減少化學機械研磨中微刮痕缺陷的半導體製程，其中該晶邊處理步驟包含對晶圓的晶邊進行清洗。
- 如申請專利範圍第2項所述之減少化學機械研磨中微刮痕缺陷的半導體製程，其中使用去離子水對晶圓的晶邊進行清洗。
- 如申請專利範圍第1項所述之減少化學機械研磨中微刮痕缺陷的半導體製程，其中該晶邊處理步驟包含對晶圓的晶邊進行研磨。
- 如申請專利範圍第4項所述之減少化學機械研磨中微刮痕缺陷的半導體製程，其中使用研磨液對晶圓的晶邊進行研磨。
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| TW111144344A TWI832570B (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 減少化學機械研磨中微刮痕缺陷的半導體製程 |
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