带有可装载的罩的换向线性抛光机制造技术

本发明专利技术针对应用可沿前面与换向运动的垫（６）来抛光半导体晶片（１８）表面的方法与设备（２），在ＶＬＳＩ与ＵＬＳＩ两方面的应用中，特别要求将晶片（１８）表面抛光至完善的平度。抛光垫（６）的前向与换向运动给晶片（１８）表面提供了优越的平面性与均匀性。此晶片（１８）表面在抛光垫（６）作前向与换向运动而对其抛光时压贴到此抛光垫上。在抛光过程中，晶片（１８）则由可应用新颖的装卸晶片的方法的晶片罩支承。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学机械抛光领域。具体地说，本专利技术涉及用以将半导体晶片抛光至高度平面性与均匀性的方法与设备。这是当半导体晶片处在很高的双向线速度或往复运动的速度下由抛光垫抛光而实现的。使VLSI(极大规模集成电路)与ULSI(超大规模集成电路)用的半导体晶片的化学机械抛光(CMP)，在半导体工业中有着重要和广泛的应用。CMP是使半导体晶片平整化和抛光的工艺，它兼用化学方法与机械摩擦方法来除去半导体的薄层如绝缘体、金属与光刻胶。CMP一般在晶片制造过程中于晶体生长之后用于整平/抛光晶片，而且是一种能给晶片表面提供整体平面化的工艺。例如在晶片制造过程中，CMP常用来整平/抛光于多级金属互联系统中所形成的轮廓。在实现晶片表面所需的平度时一定不得污染此所需的表面。此外，CMP法也必须避免抛光掉功能性电路部件的部分。现在说明半导体晶片CMP的传统系统。传统的一种CMP法需将晶片定位到绕第一轴线转动的支架上，然后再向下放到沿相反方向绕第二轴线转动的抛光垫上。晶片支架在平面化过程中将晶片压到抛光垫上。通常将抛光剂或淤浆加到抛光垫上来抛光晶片。在另一种传统的CMP法中，晶片支架将晶片定位和压到带形抛光垫上，同时使抛光垫相对晶片连续地沿相同直线方向运动，所谓的带形抛光垫在此抛光过程中可沿一连续路径运动。这类传统的抛光工艺还可包括位于此抛光垫路径中的调节站以在抛光过程中对抛光垫进行调节。为实现所需平度与平面性而应控制的因素包括抛光时间、晶片与垫之间的压力、转速、淤浆粒度、淤浆给料率、淤浆的化学性质以及抛光垫材料。尽管上述的CMP法已为半导体工业中广泛采用和接受，但仍然存在有问题。例如还存在着预测和控制在此CMP过程中从此衬底上除去物料的速率和均匀性的问题。结果，由于必需时刻监控衬底表面上各层的厚度与均匀性来防止晶片表面的过度抛光或抛光的不均一性，结果使此CMP成为费力与价昂的方法。为此，需要有用于抛光半导体晶片的廉价和较一致的方法与设备。本专利技术的第一个目在于提供抛光具有一致平面性的半导体晶片的方法与设备。本专利技术的第二个目的在于提供以具有高双向性的线速度或往复运动速度的垫来抛光半导体晶片的方法与设备。本专利技术的第三个目的在于提供能减小抛光站的规模从而减少这种站的空间与费用的方法与设备。本专利技术的第四个目的在于提供能消除或减少调节抛光垫的需要的方法与设备。本专利技术的第五个目的在于提供能相对于晶片罩高效装卸半导体晶片的方法与设备。本专利技术上述的和其他目的是通过提供以具有高的双向线速度的垫来抛光晶片的方法与设备而获得的。概括地说，本专利技术包括安装于同步皮带机构上的抛光垫，此同步皮带机构允许此垫于高速度下以往复运动的方式即沿向前与换向运动的方式运动。这种抛光垫在其抛光晶片的恒定的前向与换向运动中，就于整个晶片表面上提供了优越的平面性与均一性。本专利技术的晶片罩也可用来在抛光晶片时牢靠地保持此晶片。通过下面结合附图对本专利技术当前最佳的变型实施例的详细说明，当可弄清和更容易地理解本专利技术上述的和其他的目的与优点，在附图中附图说明图1是示明本专利技术的最佳实施例的方法与设备的透视图；图2是示明本专利技术的最佳实施例的方法与设备的侧视图；图3是示明本专利技术的最佳实施例的用来将抛光垫装附到同步皮带上的方法与设备的正视图4是示明本专利技术最佳实施例的绕同步皮带辊转动的抛光垫的侧视图；图5示明本专利技术最佳实施例的适用于相对其装卸晶片的晶片罩的侧视图；图6示明本专利技术最佳实施例的适用于相对其装卸晶片且具有突出销的晶片罩的侧视图；图7示明本专利技术最佳实施例的将晶片装载到晶片罩上的侧视图；图8示明本专利技术最佳实施例的通过三个销相对于晶片罩装卸晶片的底视图。下面参考图1～8描述本专利技术的最佳实施例，在所有各个图中，相同的部件由相同的标号标明，本专利技术针对可在高的双向线速度或往复运动速度的垫和减少印痕条件下的CMP方法与设备。这种高的双向线性的垫速度优化了平面化效率，而减少了印痕则能降低抛光站的费用。此外，由于抛光垫按双向线性方向运动，这就减少了传统CMP抛光机中普遍存在的亮点效应。由于抛光垫是以双向线性方向运动，这种抛光垫基本上是自调节的。图1与图2分别示明本专利技术的最佳实施例的设备的透视图与侧视图。晶片抛光站2包括双向线性的或换向线性的抛光机3与晶片罩4。晶片罩4(此晶片罩如所周知是可以绕其中央轴线转动和向左右移动)能可靠地使晶片18定位而得以抛光晶片表面17。根据本专利技术的用来相对于晶片罩4装卸晶片18的方法将于后面作更详细的描述。换向线性抛光机3包括用于抛光晶片表面17的抛光垫6、驱动抛光垫6作双向线性或往复(前向与反向)运动的机械、在垫6抛光晶片表面17时用来支承垫6的支承板10。将含有可氧化或由机械方式除去硅片层的化合物的抛光剂或淤浆注入晶片18与抛光垫6之间。一般采用例如硅胶或煅制的二氧化硅之类的抛光剂或淤浆，这类抛光剂或淤浆通常会在晶片表面17上生成薄层的二氧化硅或其他氧化物，抛光垫6的摩擦作用以机械方式除去了这类氧化物，结果在晶片表面17上除去了那些高的轮廓，直至获得了极平的表面。还应指出，来自用于抛光晶片表面17的抛光剂或淤浆的粒料尺寸最好要比晶片表面17的特殊点尺寸至少大2或3倍。例如晶片表面17的特殊点尺寸为1mm时，则上述粒料的尺寸至少应为2或3mm。抛光垫6的底侧接附到用于支承它的挠性的但牢靠与平整的材料(未图示)上。抛光垫6一般是刚性聚氨酯材料，但也可采用能抛光晶片表面17的其他适当材料。根据此最佳实施例的用来按双向线性运动驱动抛光垫6的驱动或传动机构8描述于下。图1～2虽然是从换向线性抛光机的前侧示明了一个驱动机构8，但应认识到在此换向线性抛光机3的后侧也存在一类似的驱动机构8。驱动机构8包括三条同步皮带，其中两条是垂直悬挂的同步皮带14、15，一条是水平悬挂的同步皮带16。同步皮带14、15与16可由任何适当的材料如不锈钢或其强度足以经受晶片18加到这些皮带上的载荷的高强聚合物形成。垂直悬挂同步皮带14、15的一端固定于辊20上而另一端固定于辊22上。同样，水平悬挂的同步皮带16固定到辊20上。如图1所示，应知此水平悬挂皮带16是设在垂直悬挂的同步皮带14、15的Z平面稍外的Z平面中。辊20由水平悬挂的同步皮带16连接那两个垂直悬挂的同步皮带14、15，使得各个皮带的转速取决于其他皮带的转速。辊20与22将同步皮带14、15与16保持于适当张力之下，使得抛光垫6有足够刚性来均匀地抛光晶片表面17。这几条同步皮带的张力可按需要通过调节辊22相对于辊20的位置作增减。尽管本专利技术说明的驱动机构具有安装在四个辊上的三条同步皮带，但应认识到任何适当个数的辊和/或同步皮带，或是不依赖于辊/皮带的驱动机构即杠杆式的机构使其能提供双向线性或往复运动的，都应认为是在本专利技术的精神范围之内。本专利技术的一个重要方面是抛光垫6和相应的支承材料适合于角隅24弯成某个角度，此角度最好约90°。抛光垫6的各端由连接件12、13接附到两条垂直定位的同步皮带14、15的某个部分上。抛光垫6的一端固定到连接件12上而另一端则固定到连接件13之上。连接件12与13最好是套筒与杆件，以后将更全面地对此说明。再来参看图1与2，当抛光垫6的一端借助同步皮带14与连接件12垂直向下行进时，此抛光垫6本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于抛光半导体晶片表面的化学机械抛光装置，它包括：适用于支承晶片的晶片罩；以及具有以双向线性运动抛光此晶片表面的垫的抛光站。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡马云塔利赫，
申请(专利权)人：纳托尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]