衬底背面纹理制造技术

本申请涉及衬底背面纹理，其描述的实施方案涉及用于减小光刻变形的方法和设备。可以将半导体衬底的背面纹理化。接着可以对具有经纹理化的背面的半导体衬底进行光刻工艺。为了改善变形均匀性，并且可能地，提高套刻性能，可以将接触卡盘销的半导体衬底的背面表面纹理化，以产生由于在卡盘上的晶片滑动而导致的更均匀的晶片变形。将半导体衬底的背面纹理化，以产生较小的摩擦系数，这提高了在扫描仪夹持期间整个半导体衬底背面的滑动均匀性。

【技术实现步骤摘要】
衬底背面纹理相关申请的交叉引用本申请是申请日为2014年8月7日、申请号为201480050820.X、专利技术名称为“衬底背面纹理”(PCT/US2014/050177，进入国家阶段日期2016年3月15日)之申请的分案申请。本申请基于2013年8月9日提交的美国临时专利申请第61/864151号和2013年8月9日提交的美国临时专利申请第61/864212号，并要求上述两个申请的优先权益，二者的全部内容通过引用并入本文中。
本专利技术涉及衬底背面纹理，更具体地涉及一种用于改善半导体衬底的背面表面摩擦的方法，以及一种减小光刻变形的方法。
技术介绍
为了在制造集成电路(IC)期间使半导体衬底曝光，可以将衬底夹持在成像扫描仪或相机上。在夹持期间，可以将晶片想成是能够“起皱”的“薄饼”，从而导致投射到晶片上的图像显著变形。当在集成电路制造中对准多个光刻层时，这会影响总性能。
技术实现思路
本文中描述的实施方案涉及用于减少光刻变形的方法和设备。可以使半导体衬底的背面纹理化。接着可以在具有经纹理化的背面的半导体衬底上进行光刻工艺。附图说明现在将结合附图提供对数个实施方案的详细描述，其中：图1是卡盘销和半导体衬底的简化图；图2是根据一个实施方案的工艺的示意图；图3是根据一个实施方案的设备的示意图；图4是示出半导体衬底材料和对应的蚀刻剂的图表；图5是根据一个实施方案的设备的示意图；图6是根据一个实施方案的工艺的示意图；以及图7是与半导体衬底的背面相关的粗糙度的示意图。具体实施方式通常，在IC制造中，半导体衬底的背面在加工期间可能会受污染。污染物可以包括残留膜及有机和无机颗粒。这样的污染物可以由制造工艺中的许多步骤导致，这些步骤为例如热材料生长(例如，生长SiN或SiO2膜)、光致抗蚀剂加工、快速热退火和/或化学气相沉积(CVD)。另外，由于在工具(tool)到工具间的晶片转移期间的晶片传送(例如，通过机器臂)，背面衬底表面还可能被划伤。晶片背面的状态可对夹持在成像扫描仪或相机上期间产生的最终的晶片变形特征起到显著作用。图1示出了接触区域(例如卡盘销100)和容纳半导体衬底104的晶片台102。颗粒106附着在半导体衬底104的背面上。衬底104的背面表面与卡盘销100之间的相互作用确定衬底104将如何滑过销100。当衬底104的背面不均匀时，例如当存在颗粒106或存在表面不均匀性时，衬底104在各个销100处以不同方式滑动，从而导致非均匀的衬底变形。非均匀的衬底变形是不期望的，这是因为这样的变形会导致差的套刻(overlay)性能。为了改善变形均匀性，并且可能地，提高套刻性能，可以使接触卡盘销100的半导体衬底104的背面表面纹理化，以产生由于在卡盘上的晶片滑动而导致的更均匀的晶片变形。使半导体衬底104的背面纹理化，以产生较小的摩擦系数，这改善了在扫描仪夹持期间整个半导体衬底104的背面的滑动均匀性。图2示出根据一个实施方案的用于提高变形均匀性的工艺。在202处使一批衬底200纹理化，接着在204处使所述衬底200经受光致抗蚀剂加工。光致抗蚀剂加工204可以包括光致抗蚀剂涂覆和烘焙各个衬底200的顶表面。可以利用晶片轨道系统206来进行纹理化202和光致抗蚀剂加工204。在光致抗蚀剂加工204之后，可以在扫描仪中使各个半导体衬底200曝光208，为此可以将各个衬底200夹持在卡盘销100上。接着各个半导体衬底200经受进一步的光致抗蚀剂加工210以使光致抗蚀剂显影。接下来，在212处，例如使用Archer工具来进行套刻测量。接着可以在214处进行后续加工，例如蚀刻。在纹理化202之前，可以确定在曝光208处所采用的光刻工具的接触区域(例如，卡盘销100)。可以确定在批次200中的一个或更多个衬底的背面的纹理。如下面更详细说明的，该确定可以至少部分地基于：在半导体衬底的一个或更多个部分处的背面特征的频率；在半导体衬底的一个或更多个部分处的背面特征的幅度；和/或一个或更多个接触区域的尺寸。该确定可以采用包括计算机的显微工具，该计算机具有处理器和计算机可读、非暂态介质(例如存储器)。存储器可以存储程序指令，该程序指令用于使处理器控制显微工具来确定背面表面的纹理。衬底背面的纹理化202可以以化学方式、机械方式、或利用等离子体工艺来完成。可选地，作为预备工艺，可以清洁衬底的背面以去除污染物，例如颗粒或残留膜。纹理化202改变衬底的表面，以相比于背面未被纹理化的衬底实现更小且均匀的摩擦系数。在夹持期间更小且均匀的摩擦系数可以产生更均匀的晶片变形特征，并由此在后续光刻级堆叠期间提高套刻性能。图3示出根据一个实施方案的用于提高变形均匀性的设备。将批次300中的半导体衬底提供至使衬底的背面纹理化的蚀刻机302。如上所示，可以首先将衬底提供至清洗台以清洗衬底背面，或者可以在蚀刻机302中进行清洗，或者可以在蚀刻机302中进行清洗。在蚀刻机302之后，可以将衬底300提供至光致抗蚀剂涂布机/烘箱304。在涂布机/烘箱304中，将光致抗蚀剂材料施加至衬底的顶面并在其上烘焙。蚀刻机302和涂布机/烘箱304可以是晶片轨道系统306的一部分。接着可以在扫描仪308中将具有光致抗蚀剂层的衬底曝光，其中可以将各个衬底300夹持在扫描仪308的卡盘销100上。接着，将衬底传递至光致抗蚀剂显影机310。在光致抗蚀剂被显影之后，可以将衬底传递至套刻测量工具312(例如Archer工具)以供测量。随后，传递各个衬底供后续加工314。如上所示，可以以化学方式完成纹理化202。由此，蚀刻机302可以是化学蚀刻机。采用的化学蚀刻剂取决于待去除的材料。纹理化202可以包括以下处理：使用蚀刻剂去除不想要的残留膜，例如氮化硅、氧化硅等；使用蚀刻剂以使衬底背面纹理化的方式去除硅；或二者的组合。图4列出可以用来蚀刻硅衬底和/或衬底背面上的材料的蚀刻剂。图4提供了待被蚀刻的材料和对应的蚀刻剂的实例，但是可能的衬底材料和对应的蚀刻剂的列表不限于图4所指明的那些。本领域普通技术人员了解可以采用的其他衬底材料和蚀刻剂。例如，其他衬底材料可以包括GaAs、蓝宝石、钆镓石榴石(gadoliniumgalliumgarnet，GGG)和铌酸锂。可以使用两种或更多种化学品的组合以控制衬底的蚀刻速率，蚀刻速率进而确定所得到的表面的几何形状，例如表面是否有凹坑或者平滑。除了蚀刻以外，改变衬底背面的摩擦系数的另一方式是以化学方式改变材料在原子水平下的特性或性质。可以使用本领域技术人员公知的、与衬底背面表面反应的蒸气处理(例如，HMDS(六甲基二硅氮烷)、或其他蒸气处理)的用途。例如，呈较稀形式的图4所列蚀刻剂也可以以化学方式改变衬底背面。通过以化学方式改变表面，可以实现不同的表面能量和摩擦性质，从而改变衬底与扫描仪台102上的卡盘销100的相互作用。纹理化202可以可替代地包括等离子体或干法蚀刻机302。如同化学蚀刻，其目的在于：去除不想要的残留膜；以使晶片表面纹理化的方式蚀刻硅；或者二者的组合。可替代地，纹理化202可以通过抛光来完成。图5示出采用抛光机来提高变形均匀性的设备。将批次500中的半导体衬底提供至使衬底的背面纹理化的抛光机502。如上所示，可以首先将衬底提供至清洗台以清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：确定光刻工具上的用于半导体衬底的一个或更多个接触区域；至少部分地基于以下来确定对于半导体衬底的背面表面摩擦：所述半导体衬底在所述半导体衬底的一个或更多个部分处的背面特征的频率，在所述半导体衬底的所述一个或更多个部分处的所述背面特征的幅度；以及加工所述半导体衬底以获得所述半导体衬底上的目标背面表面摩擦，所述目标背面表面摩擦包括周期不大于所述一个或更多个接触区域的尺寸的1/5的背面表面特征。

【技术特征摘要】
2013.08.09 US 61/864,151;2013.08.09 US 61/864,2121.一种方法，包括：确定光刻工具上的用于半导体衬底的一个或更多个接触区域；至少部分地基于以下来确定对于半导体衬底的背面表面摩擦：所述半导体衬底在所述半导体衬底的一个或更多个部分处的背面特征的频率，在所述半导体衬底的所述一个或更多个部分处的所述背面特征的幅度；以及加工所述半导体衬底以获得所述半导体衬底上的目标背面表面摩擦，所述目标背面表面摩擦包括周期不大于所述一个或更多个接触区域的尺寸的1/5的背面表面特征。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触区域包括每毫米不超过70个的密度。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述背面特征的幅度彼此之间偏差不超过10nm。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述加工包括：利用至少一种化学试剂将一个或更多个膜施加至所述半导体衬底的所述背面。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述加工包括利用气相沉积工艺将膜施加至所述半导体衬底的所述背面。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述气相沉积工艺包括HMDS。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述加工还包括改变所述半导体衬底的表面能。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述加工还包括改变所述半导体衬底的在原子水平下的材料特性或性质。9.一种用于改善半导体衬底的背面表面摩擦的方法，包括：确定将用以加工所述半导体衬底的光刻工具的类型，所述光刻工具包括一个或更多个接触区域，所述一个或更多个接触区域将支承所述半导体衬底；以及加工所述半导体衬底以获得背面表面摩擦，所述背面表面摩擦至少部分地基于以不超过所述接触区域的尺寸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：利奥尔·胡利，杰弗里·T·史密斯，卡洛斯·A·丰塞卡，安东·德维利耶，本雅门·M·拉特扎克，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP