用于修整抛光垫的方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种用于抛光半导体衬底上的薄膜的方法和设备。抛光垫（２０）旋转，要抛光的晶片（１８）放置在旋转的抛光垫上。抛光垫（２０）具有凹槽，这些凹槽在晶片与抛光垫（２０）之间引导浆料，并使多余材料离开晶片（１８），从而允许高效率地抛光晶片表面。抛光垫（２０）由于抛光晶片（１８）而变得光滑，必须修整抛光垫（２０）以恢复有效性。提供了一种带有多个金刚石的修整组件。金刚石（７０）具有预定角度，该预定角度向金刚石（７０）提供了强度。这使抛光垫的有效修整具有最佳的旋转速度和向下的力，同时降低金刚石（７０）的破碎率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及半导体晶片抛光设备，更具体地说，涉及一种用于半导体晶片的抛光垫的修整组件。
技术介绍
半导体芯片是通过在半导体晶片衬底上形成连续层而制成的。凸出构造和凹进构造会在膜上形成波纹。必须平整这些波纹，以允许进一步制造。通常用本领域称作“化学机械抛光”(CMP)的工艺对层进行抛光。CMP通常包括将晶片放置在抛光垫上的步骤，待抛光的层位于晶片与抛光垫之间的交接面上。然后晶片与抛光垫彼此相对移动。在抛光垫上引入浆料。该抛光垫具有纹理表面，这样，晶片和抛光垫的彼此相对运动再结合浆料则会对该层进行逐步抛光。抛光一定数量的晶片之后，浆料和晶片的材料最终积聚在抛光垫上，以致抛光垫变得平滑。抛光垫的这种平滑降低了对晶片表面的有效性，导致抛光速度的下降，或者对晶片表面的抛光不均匀。所以，必须进行抛光垫的修整。随后修整该抛光垫，以便重新分布浆料。修整组件在抛光垫的表面上移动，以向下的力接触抛光垫表面。对该抛光垫的修整在抛光垫中产生凹槽，使抛光垫粗糙，并允许有效地除去多余材料，恢复抛光垫的抛光特性。附图说明参考附图举例描述本专利技术，其中图1是带有抛光支撑系统的抛光设备的视图。图2是该抛光设备在抛光晶片时的视图。图3是带有修整单元的抛光设备的视图。图4a和4b详细显示了修整组件和其中的多个金刚石的横截面侧视图。图5a是用于修整抛光垫的抛光设备的侧视图。图5b是图5a中的抛光设备的顶视图。图6详细显示了抛光垫的修整过程的横截面视图。图7是最佳加工参数的图解说明。具体实施例方式描述了一种用于对半导体衬底上的薄膜进行抛光的方法和设备。抛光垫旋转，待抛光的晶片放置在旋转的抛光垫上。该抛光垫具有凹槽，这些凹槽在晶片与抛光垫之间引导浆料，并从晶片上去掉多余的材料，从而能有效地抛光晶片表面。抛光垫由于对晶片进行抛光而变得光滑，必须对抛光垫进行修整以恢复效力。提供了一种带有多个金刚石的修整组件。这些金刚石具有向金刚石提供强度的预定角度。这允许在对抛光垫进行有效修整时具有最佳的旋转速度和向下的力，同时降低了金刚石的破碎率。1.抛光系统附图中的图1显示了正在抛光晶片18的抛光设备10。该抛光设备10包括抛光支撑系统12、分配单元14和用于晶片18的晶片支撑组件16。抛光支撑系统12包括抛光垫20、工作台22、旋转插座24、传动轴26和电动机28。抛光垫20由工作台22支撑，并通过传动轴26连接于旋转插座24。旋转插座24由电动机28提供动力。分配单元14包括管道32和容纳浆料36的容器34。管道32连接于容器34，并延伸到该抛光支撑系统12上方。在抛光晶片18期间，浆料36从容器34输送到抛光垫20。晶片支撑组件16包括保持决38、旋转轴40、定向臂42、连接臂44、旋转单元46和电动机48。保持块38固定晶片18，并且保持块38通过旋转轴40连接于定向臂42。定向臂42连接到该连接臂44，然后连接到旋转单元46，旋转单元46由电动机48提供动力。图2显示了晶片18接触抛光垫20的表面时的抛光设备10。抛光垫20连接到传动轴26，传动轴26由电动机28通过旋转插座24提供动力。浆料36从容器34经由管道32分配到抛光垫20上。晶片18接触抛光垫20和浆料36。晶片18由保持块38支撑，并且由旋转轴40带动旋转，旋转轴40连接于定向臂42。晶片18在旋转的抛光垫之上旋转，并在其上施加压力F1，在浆料36的作用下，对该晶片的表面进行抛光。2.修整系统在抛光支撑系统12抛光一定数量的晶片18之后，抛光垫的效力降低。因而最好对抛光垫20进行修整，以便保持在抛光晶片18时的有效性。在对晶片18进行抛光之前、期间或之后，都可以由该修整系统对抛光垫20进行修整。图3显示了修整抛光垫20时的抛光设备10。该抛光设备10除了包括在此所描述的抛光支撑系统12和分配单元14以外还包括修整单元50。修整单元50包括修整组件52、旋转轴54、定向臂56、连接臂58、旋转单元60和电动机62。修整组件52通过旋转轴54连接于定向臂56。旋转单元60通过连接臂58连接于定向臂56，旋转单元60由电动机62提供动力。图4a和4b更加详细地显示了修整组件52的各个部件。修整组件52包括基体部分64和多个金刚石70。在图4a显示的实施例中，金刚石70是八面体，在图4b显示的另一个实施例中，金刚石70是立方体。八面体金刚石70由八个侧面、十二个棱边和六个顶点构成。在一个实施例中，外角A1为60度，总共1440度，内角形成90度的直角A2。立方体金刚石由形成直角A2的六个侧面构成，还包括十二个棱边和六个顶点，外部总共2160度。这些金刚石类型的实施例提供了决定金刚石的强度和耐久性所必要的角度。所获得的这些特性是利用最佳加工条件有效地修整抛光垫20所需要的。已有的金刚石修整垫使用容易破碎的锯齿形或三角形类型的金刚石。金刚石碎片本身会嵌入抛光垫20，并随后会擦伤晶片表面。碎片导致修整结果不一致，对晶片18的抛光有害。基体部分64包括第一侧66和第二侧68。第一侧66与旋转轴54相连，以支撑修整组件52的旋转。第二侧68具有由3M公司制造的粘接基质材料，该粘接基质材料允许该多个金刚石70嵌入其中，从而提高了修整的最佳分布和突出。这些金刚石从该基体突出50到90微米之间，在一个实施例中，金刚石70突出的距离D1为80微米。在一个实施例中，金刚石70的56％随机地嵌在粘合剂68中，这意味着金刚石可以以任何角度突出；剩下的44％突出，从而在抛光垫20内形成最佳凹槽，以便进一步连接浆料36和晶片18这两者。通过在抛光垫20内形成最佳深度的凹槽，金刚石70的突出距离D1有效地修整了该抛光垫。能达到该特性是由于该形状的完整性以及承受最佳加工条件的能力，从而维持了一种无缺陷的环境。已有的不可调的修整器提供了对抛光垫的较小侵入，这是因为金刚石的完整性不能承受加工条件的冲击，从而导致缺陷。已有的可调节的螺旋型金刚石修整器将三角形金刚石紧固到螺纹钢柄上，由于也会危害到金刚石的完整性，所以这种金刚石修整器不能达到最佳深度。金刚石70为160到210微米宽(across)，在一个实施例中为180微米。在一个实施例中，单位面积中金刚石70的数量为每平方厘米至少50个金刚石。嵌入基质粘接材料内的金刚石70的数量范围在150到900之间。在一个实施例中，所嵌入的金刚石的最佳有效范围为450-900。在另一个实施例中，大约600个金刚石均匀分布地嵌在一英寸直径圆盘中，在一个实施例中，距离D2为700微米，从而形成每平方厘米200个金刚石的单位面积金刚石数量。已有的可调节的螺旋型修整器包含四到五个可调金刚石，其没有提供有效修整抛光垫20所需要的适当覆盖度。几个金刚石等同于在抛光垫内产生的几个凹槽。为了有效地抛光晶片，浆料必须接触晶片表面，因此凹槽越少，浆料接触晶片的可能性越低，从而妨碍抛光。已有的不可调嵌入修整器利用在四到六英寸直径圆盘上的至少3000个锯齿类型金刚石。尽管在抛光垫内形成大量凹槽，但是大直径圆盘仍然不适合，这是因为其不充分的表面平整度以及在抛光垫中留下的抛光轨迹的轨迹表面没有变化。该修整器倾向于修整某些部分，同时留下其它部分没有被修整，因而降低了晶片抛光的有效性。大直径圆盘还必本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光半导体晶片的修整组件，包括：　　　　带有第一侧和第二侧的基体；和　　　　在第二侧上的多个金刚石，其中，这些金刚石包括９０度的角度。

【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：W惠斯勒，A拉贝勒，R斯科塞佩克，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]