双面晶片磨具以及工件纳米形貌的估计方法技术

一种双面磨具包含一对研磨轮和一对静水压力垫，所述研磨轮和所述静水压力垫能够将平坦的工件（例如，半导体晶片）夹住，使得部分工件位于所述研磨轮之间而部分工件位于所述静水压力垫之间。至少一个传感器测量所述工件和所述各个传感器之间的距离以便估计所述工件的纳米形貌。在本发明专利技术所述的一种方法中，在研磨期间测量到工件的距离并用其估计所述工件的纳米形貌。例如，能够使用传感器数据来进行所述工件的有限元结构分析，从而得出至少一个边界条件。倘若有快速的纳米形貌反馈，那么能够在从所述磨具上取下工件之前开始进行纳米形貌的估计。能够使用空间滤波器来预测进一步处理之后工件可能的纳米形貌。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术 一般地说涉及到半导体晶片的双面同时研磨，具体地说涉及到 双面研磨设备和提高晶片纳米形貌的方法。
技术介绍
半导体晶片通常用于制造印有电路的集成电路芯片。在晶片的表面上 首先印上缩小的电路，然后，将该晶片切割成电路芯片。然而所述较小的 电M求晶片的表面非常平坦且平行，以确保可以将电路恰当地印在晶片 的整个表面上。为了实现这一点，当晶片从锭子上切割下来之后，通常利 用研磨过程来改善这些晶片的某些特性(例如，平坦性和平行性)。双面同时研磨是指在晶片的两个面上同时进行研磨，从而使晶片的表 面变得非常平坦。所以，这是一种令人满意的研磨过程。用来实现这个过程的双面磨具(double side grinders )包括由Koyo Machine Industries Co., Ltd.制造的那些磨具。在研磨期间，这些磨具使用晶片夹具将半导体晶片 夹住。所述夹具通常包括一对静水压力垫(hydrostatic pads )和一对研磨 轮(grinding wheels )。所述一对静7jC压力垫以及一对研磨轮都彼此相对， 将其间的晶片夹住，使其垂直取向。所述一对静水压力垫在各个垫和晶片 表面之间形成流体屏障，以便夹住晶片却不使刚性的垫在研磨期间与晶片 有物理接触，这4艮有利。于是就减少了由物理夹持所导致的晶片损伤，并 能使晶片在静水压力垫表面的切向上移动(转动)，而摩擦力很小。尽管 这个研磨过程显著地提高了所研磨的晶片表面的平坦性和平行性，但它也 能导致晶片表面形貌(topology)的退化。为了鉴定和处理所述形貌退化问题，设备及半导体材料制造商考虑晶片表面的纳米形貌(nanotopology, NT )。纳米形貌被定义为在约0.2 mm 到约20 mm的空间波长范围内晶片表面的起伏。这个空间波长非常紧密地 对应着处理后的半导体晶片在纳米尺度上的表面特征。上述定义由 Semiconductor Equipment and Materials International ( SEMI， 这是半导 体工业的全球贸易协会)提出(SEMI文档3089)。纳米形貌测量的是晶 片的一个表面的正面起伏(elevational deviations)，并不像传统平坦性测 量那样考虑晶片的厚度变化。已经开发出几种测量方法来测量和记录这些 表面起伏。例如，测量反射光对入射光的偏离可以测量非常小的表面起伏。 这些方法用来测量空间波长范围内的峰谷(peakto valley, PV )起伏。双面研磨过程决定着研磨后的晶片的纳米形貌(NT)。在研磨过程期 间会形成NT缺陷，诸如C痕(C-Marks )和B环(B-Rings )，这些缺 陷会导致产率的实质性损失。在双面研磨之后，晶片要经历各种后继处理， 诸如边缘抛光、双面抛光、最后抛光，以及在用nanomapper检查NT之 前对平坦性和边缘缺陷进行的测量。在目前的实践中，在双面抛光之后马 上对晶片表面进行测量。因此，在确定NT时有一个延迟。此外，在对一 盒子晶片进行加工之前不对晶片进行测量。如果不理想的磨具设置导致了 NT缺陷，那么，很可能盒中所有的晶片都会有这种NT缺陷，导致较大的 产率损失。此外，操作人员必须等待从每盒晶片的测量中获得反馈，这导 致中断的时间很长。如果在没有反馈的情况下进行下一盒晶片的研磨，那 么，由于不恰当的磨具设置会使所述下一盒晶片有可能产生更大的产率损 失。另外，在当前的系统中，每批晶片中只测量一个晶片。所以，需要在 研磨期间可靠地预测后抛光(post-polishing ) NT缺陷。图l和图2示意地显示了现有双面磨具中的典型的晶片夹具1，。研磨 轮9'和静水压力垫ll，彼此独立地夹着晶片W。它们分别确定了夹持面 (clamping planes) 71，和73，。研磨轮9，对晶片W产生的夹持压力的中心 在研磨轮的转动轴67，处，而静水压力垫ll，对该晶片产生的夹持压力的中 心在晶片中心WC的附近。只要夹持面71，和73，在研磨期间保持一致(图 1)，晶片就处于一个平面内(即，不会弯曲)，并由研磨轮9，进行均匀的研磨。有关夹持面对齐的一般讨论可以参见美国专利No. 6,652,358。然而， 如果两个面71，和73，变得不对齐了，那么，研磨轮9，和静水压力垫ll，的 夹持压力就会在晶片W中产生弯曲力矩，或者说是静水夹持力矩，该力矩 会使晶片在研磨,口 39，的周边41，附近产生剧烈的弯曲(图2)。这样 就在晶片W中产生局部应力很高的区域。夹持面71，和73，的失齐在双面研磨操作中是很普遍的， 一般是由研磨 轮9，相对于静7jc压力垫ll，的移动引起的(图2)。图2和图3示意地显示 了失齐的可能模式。这其中包括三种不同模式的组合。在第一种模式中， 研磨轮9'沿着研磨轮的转动轴67，相对于静水压力垫ll，产生横向移动S (图2)。第二种模式的特征是，研磨轮9'绕着通过各研磨轮中心的水平 轴X发生垂直倾斜(vertical tilt, VT)(图2和图3)。图2显示了第一 种模式和第二种模式的组合。在第三种模式中，研磨轮9，绕着通过各研磨 轮中心的垂直轴Y发生水平倾斜(horizontal tilt， HT )(图3)。在附图 中，这些模式被大大地夸大，以显示出概念；实际的失齐相对较小。此夕卜， 每个研磨轮9'都能够独立于另一个研磨轮而移动，使得左轮的水平轴HT 可以与右轮的水平轴不同，对于两个研磨轮的垂直轴VT也是如此。由夹持面71，和73，的失齐所产生的静水夹持力矩的幅值与静水压力垫 ll，的设计有关。例如，夹住晶片W较大面积的静水压力垫11，(例如， 工作表面积较大的静水压力垫)、垫子夹持中心距研磨轮转动轴67，有较大 距离的静水压力垫、对晶片施加很大夹持力的静水压力垫(即，将晶片夹 得很紧)、或具有这些特性组合的静水压力垫一般能引起较大的力矩。在采用现有静水压力垫ll，的夹具l，中(图4显示了现有静水压力垫 的一个例子)，当夹持面71，和73，失齐时，晶片W中的弯曲力矩相当大， 因为静水压力垫11，(包括研磨M口 39，的周边41，附近)将晶片夹得很 紧。晶片不能随研磨轮9，的移动而调整，晶片在缺口边缘41，附近剧烈弯 曲(图2)。晶片W不能被均匀研磨，这些晶片会产生不希望出现的纳米 形貌特征，这些特征不能通过随后的处理(例如，抛光)而被去掉。夹持 面71，和73，的失齐也会使研磨轮9，的磨损不均匀，这样就进一步使研磨后的晶片w上出现不希望出现的纳米形貌特征。图5A和5B显示了当夹持面71，和73，失齐并且在研磨操作期间晶片发 生弯曲时在研磨后的晶片W的表面上形成的不希望出现的纳米形貌特征。 这些特征包括中心痕迹(C痕)77，和B环79，(图5A)。中心痕迹(C痕) 77，通常是由研磨轮9'的横向移动S和垂直倾斜VT的组合引起的，而B环 79，通常是由研磨轮9'的横向移动S和水平倾斜HT的组合引起的。如图 5B所示，这两种特征77，和79，都有与其相关的较大的峰谷起伏。所以这些 特征表明晶片的纳米形貌较差，它们可以显著地影响将缩小的电路印在晶 片表面上的能力。能够引起纳米形貌退化的静水压力垫和研磨轮夹持面71，和73，的失齐 可以通过对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双面磨具，包含一对研磨轮和一对静水压力垫，所述研磨轮和所述静水压力垫能够将一般的平坦的工件保持在某个平面中，其中所述工件的第一部分位于所述研磨轮之间而所述工件的第二部分位于所述静水压力垫之间，所述磨具包含多个传感器，这些传感器能够测量所述工件和各个所述传感器之间的距离，其中所述传感器中至少一些传感器在ｘｙｚ直角坐标系中的ｘ方向和ｙ方向中的至少一个方向上是相互隔开的，而所述ｘｙｚ坐标系定义为使得所述工件被保持在ｘｙ平面中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SS巴加瓦特，MS巴加瓦特，RS旺达姆，T科穆拉，
申请(专利权)人：MEMC电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]