CN104097134B - 用于借助同时双面抛光来抛光半导体晶片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在抛光装置的下和上抛光垫之间的间隙中借助于同时双面抛光来抛光半导体晶片的方法。该方法包括用修整工具对一个或全部两个抛光垫进行修整和在修整后在间隙中抛光半导体晶片；在修整过程中，修整工具和与待修整的抛光垫相对的抛光垫之间在该抛光垫的内边缘处的距离与在该抛光垫的外边缘处的相应的距离不同。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在抛光装置的下和上抛光垫之间的间隙中在提供抛光剂的同时借助于同时双面抛光来抛光半导体晶片的方法，所述下抛光垫覆盖下抛光板，所述上抛光垫覆盖上抛光板，且所述抛光板和所述抛光垫具有内边缘和外边缘。该方法包括用修整工具对一个或全部两个抛光垫进行修整和在修整后在间隙中抛光半导体晶片。
背景技术
半导体晶片、特别是单晶硅的半导体晶片被需要作为用于制造电子器件的基本材料。这种器件的制造商要求所交付的半导体晶片具有尽可能平坦的且彼此平行的前和后侧面。为了满足该要求，用于制造这种半导体晶片的加工步骤中通常包括抛光。双面抛光（DSP）是特别适合的，在所述双面抛光中，半导体晶片的前侧面和后侧面在存在抛光剂的情况下同时被抛光。在DSP过程中，半导体晶片与其他半导体晶片一起放置在下抛光垫与上抛光垫之间的间隙中。抛光垫中的每个都覆盖相应的下抛光板和上抛光板。半导体晶片在DSP过程中位于能引导并保护半导体晶片的承载盘的开口中。承载盘是外部带齿的盘，其布置在抛光装置的内齿轮和外齿轮或针齿轮之间。齿轮或针齿轮在下文中被称为驱动齿轮。在抛光过程中，承载盘通过内驱动齿轮或通过内和外驱动齿轮绕着承载盘的中心和抛光板的中心作旋转运动。另外，抛光板通常也绕着其轴线逆向旋转，从而产生了DSP的动力学特征，其中，待抛光的半导体晶片侧面上的点在相应的抛光垫上描绘出摆线路径。
在首次使用之前和达到某程度的损耗之后，通常要修整下和上抛光垫。在修整过程中，抛光垫的表面被粗糙化并引入少量的材料磨损，以便使抛光垫呈有利的操作状态。
根据US2012/0189777A1，使抛光板经过成形修整（“整形”）、从而使抛光垫之间的间隙宽度尽可能均匀是有益的。另外，此处描述了，为了修整抛光垫，承载盘被更换为修整环。修整在存在冷却润滑剂的情况下实施，修整环在没有嵌入的半导体晶片的情况下、在类似于DSP的动力学特征的运动中移动经过下和上抛光垫。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能使半导体晶片的平面度在已经实施DSP后得以提高的方法。
该方法通过一种用于在抛光装置的下和上抛光垫之间的间隙中在提供抛光剂的同时借助于同时双面抛光来抛光半导体晶片的方法来实现，所述下抛光垫覆盖下抛光板，所述上抛光垫覆盖上抛光板，且所述抛光板和所述抛光垫具有内边缘和外边缘，该方法包括：
用修整工具对一个抛光垫、或对第一抛光垫且然后对另一抛光垫进行修整，覆盖有待修整的抛光垫的抛光板进行旋转，且修整工具以如下方式安装在间隙中：修整工具从待修整的抛光垫的内边缘延伸至外边缘；和
在修整后在间隙中抛光半导体晶片，其特征在于，在修整过程中，修整工具和与待修整的抛光垫相对的抛光垫之间在该抛光垫的内边缘处的距离与在该抛光垫的外边缘处的相应的距离不同。
发明人已经发现，为了提高平面度、尤其是半导体晶片的边缘区域中的平面度，有益的是：使半导体晶片经过DSP，且在该情况下使间隙的宽度从抛光垫的内边缘到外边缘发生改变，而不是保持不变。间隙的宽度是下和上抛光垫之间的距离。该宽度优选线性地变化。与抛光垫的外边缘处相比，该间隙优选在抛光垫的内边缘处更宽，且该间隙因此具有呈楔形形状的轮廓。当抛光垫的内边缘处的间隙宽度与抛光垫的外边缘处的间隙宽度比较时，间隙宽度上的差的大小为10μm-250μm，优选为30μm-150μm。因此，修整后的抛光垫优选在内边缘处比在外边缘处更薄。
间隙的有利轮廓通过用修整工具对一个或全部两个抛光垫进行修整来实现。如果两个抛光垫都被修整，下或上抛光垫就首先被修整，且与被修整的抛光垫相对的抛光垫随后被修整。
修整工具优选包括多个修整环，且特别优选地包括三个修整环，所述修整环代替承载盘放置在内、外驱动齿轮之间。每个修整环均具有朝着待修整的抛光垫的设有研磨体的上侧。位于下方的下侧可同样设有研磨体。研磨体包括起磨耗作用的材料，优选是金刚石、立方氮化硼、金刚砂或碳化硅的晶粒。平均粒径优选为60μm-300μm。
修整工具从待修整的抛光垫的内边缘延伸至外边缘。根据本发明，在修整过程中，在该抛光垫的内边缘处从修整工具到与待修整的抛光垫相对的抛光垫的距离与在该抛光垫的外边缘处的相应的距离不同。这通过以如下方式安装修整工具来实现：修整工具布置成相对于水平位置倾斜。优选地，间隔件放置在修整工具和与待修整的抛光垫相对的抛光垫之间。修整工具和与待修整的抛光垫相对的抛光垫之间的距离在该抛光垫的内边缘处大于在该抛光垫的外边缘处。这是由研磨体形成的修整工具表面和与待修整的抛光垫相对的抛光垫的表面之间的距离。
根据一个实施例，所述间隔件包括压在与待修整的抛光垫相对的抛光垫上的一个或多个环。这种间隔件环从抛光垫的内边缘延伸至外边缘。在抛光垫的内边缘处，间隔件环的厚度优选大于间隔件环在抛光垫的外边缘处的厚度。修整工具在抛光垫的内和外边缘的区域中压在间隔件上。因此，与抛光垫的外边缘处相比，修整工具和与待修整的抛光垫相对的抛光垫之间的距离在抛光垫的内边缘处更大。
优选地，设置了三个间隔件，所述三个间隔件压在与待修整的抛光垫相对的抛光垫上，同时均匀地分布。间隔件优选通过杆条彼此连接，所述杆条充当能抵抗间隔件的扭曲的保护物。
为了修整抛光垫，抛光板闭合，且由待修整的抛光垫覆盖的抛光板开始旋转。另一抛光板不旋转。另外，根据本发明安装的修整工具借助于内或外驱动齿轮或借助于内和外驱动齿轮绕着修整工具自身的中心进行旋转。上抛光板完全地悬置，以便使修整工具和运动中的抛光板能够相对移动，从而使待修整的抛光垫在其整个表面上被加工。
根据另一实施例，所述间隔件是压在与待修整的抛光垫相对的抛光垫上的单个环。该间隔件环围绕抛光垫的内边缘和内驱动齿轮。修整工具在抛光垫的内边缘的区域中压在间隔件上，且在抛光垫的外边缘的区域中压在抛光垫上。在该抛光垫的内边缘处，修整工具和与待修整的抛光垫相对的抛光垫之间的距离等于修整工具的厚度和间隔件的厚度之和。在抛光板的外边缘处，该距离小了间隔件的厚度。
修整优选在存在冷却润滑剂的情况下实施。
在对一个或全部两个抛光垫进行修整后，位于承载盘中的半导体晶片在抛光垫之间的间隙中经过同时双面抛光，多个半导体晶片在一次抛光运转中同时被抛光。在抛光垫中的一个或两个抛光垫都根据本发明再次被修整之前，实施多次抛光运转。只要间隙的轮廓获得了期望的楔形形状，就可免除随后的修整。如果抛光在被抛光的半导体晶片的平面度方面不再满足对于抛光的期望，由于不均匀的抛光损耗，就需要修复间隙的期望轮廓。在该情况下，另外的修整过程被实施。可能需要预先更换抛光垫。
附图说明
下面将通过附图来阐述本发明。
图1示出了根据本发明的第一实施例在抛光垫的修整过程中的修整工具的布置结构的剖视图；
图2示出了与待修整的抛光垫相对的抛光垫的平面图中的根据图1的布置结构；
图3示出了根据本发明的第二实施例在抛光垫的修整过程中的修整工具的布置结构的剖视图；
图4示出了与待修整的抛光垫相对的抛光垫的平面图中的根据图3的布置结构；
图5示出了在具有楔形形状的轮廓的间隙中在DSP过程中的半导体晶片的布置结构的剖视图。
具体实施方式
根据图1，下抛光板2和上抛光板1从内边缘径向地延伸至外边缘，覆盖相应的抛光板的下抛光垫4和上抛光垫3也是如此。下抛光垫4形成环形表面，所述环形表面在内边缘处邻接抛光装置的内针齿轮6，且在外边缘处邻接抛光装置的外针齿轮7。三个修整环11放置在下抛光垫4上，同时均匀地分布。所述三个修整环11分别压在由塑料制成的间隔件环14上。间隔件环在横截面上具有楔形形状。修整环11从待修整的上抛光垫3的内边缘延伸至外边缘，并在圆周上具有齿12，所述齿12啮合到内和外针齿轮6、7的针上。
修整环11的上侧设有研磨体13。在上抛光垫的修整过程中，上抛光垫1绕着其旋转轴线5旋转。下抛光垫2在该过程中保持静止。下抛光垫4与修整环11之间在抛光垫的内边缘处的距离Di大于在抛光垫的外边缘处的相应的距离Do。
由于在抛光垫4的内边缘和外边缘上具有不同厚度的间隔件环14的横截面的楔形形状构型，因此修整环11在修整过程中采取相对于水平位置的倾斜位置。因此，在修整过程中引入的从上抛光垫3的材料磨损取决于径向位置。所述材料磨损从抛光垫的内边缘到抛光垫的外边缘降低。
如果打算随后也修整下抛光垫4，修整环11和间隔件环14就转动180°，并布置在抛光垫之间的间隙中，且下抛光垫2（而不是上抛光垫1）在修整过程中旋转。
图2示出了与待修整的抛光垫3相对的下抛光垫4的平面图中的修整环11和间隔件环14的布置结构。间隔件环14通过杆条16彼此连接，所述杆条16防止间隔件环在抛光垫的修整过程中进行旋转运动。
根据图3的实施例与根据图1的实施例的不同之处基本上在于，单个间隔件环17被用作绕着下抛光垫4的内边缘并绕着内驱动齿轮6放置的间隔件。间隔件环17具有均匀的厚度。修整工具在该实施例中是修整环18，所述修整环18厚于另一实施例的修整工具，且因此具有更大的硬度。修整环18在下抛光垫4的内边缘的区域中压在间隔件环17上，且在下抛光垫4的外边缘的区域中压在下抛光垫4上。优选地，设置了三个这种修整环18。修整工具11和与待修整的抛光垫3相对的下抛光垫4之间的在下抛光垫的内边缘处的距离Di大于在下抛光垫4的外边缘处的相应的距离Do。厚度之间的差对应于间隔件环17的厚度。
图4示出了下抛光垫4的平面图中的修整环18的布置结构。修整环18在下抛光垫4的内边缘的区域中压在间隔件环17上。间隔件环17围绕下抛光垫4的内边缘和内驱动齿轮6。
图5示出了在具有楔形轮廓的间隙中在DSP过程中的半导体晶片10的布置结构的剖视图。轮廓的楔形形状是两次相继实施的操作的结果，抛光垫在所述操作过程中以所描述的方式被修整。半导体晶片位于承载盘8的凹部中。承载盘具有外齿9，所述外齿9与内针齿轮6和外针齿轮7啮合。在抛光垫的内边缘处的间隙的宽度Wi大于在抛光垫的外边缘处的间隙的宽度Wo。抛光垫在内边缘处比在外边缘处更薄。在DSP过程中，抛光垫绕着其旋转轴线5逆向旋转。
Claims (4)
1.一种用于抛光半导体晶片的方法，该方法在抛光装置的下和上抛光垫之间的间隙中在提供抛光剂的同时借助于同时双面抛光来进行，所述下抛光垫覆盖下抛光板，所述上抛光垫覆盖上抛光板，且所述抛光板和所述抛光垫具有内边缘和外边缘，该方法包括：
用修整工具对上抛光垫和下抛光垫中的至少一个进行修整，覆盖有待修整的抛光垫的抛光板进行旋转，且修整工具以如下方式安装在间隙中：修整工具从待修整的抛光垫的内边缘延伸至外边缘，其中，在修整过程中，修整工具和与待修整的抛光垫相对的抛光垫之间在该抛光垫的内边缘处的距离与在该抛光垫的外边缘处的相应的距离不同；和
在修整后在间隙中同时双面抛光半导体晶片。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在再次实施修整之前，实施一次或多次同时双面抛光。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在修整过程中将一种轮廓施加于所述间隙，根据该轮廓，在抛光垫的内边缘处的间隙的宽度大于在抛光垫的外边缘处的间隙的宽度。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述修整工具包括一个或多个环，所述一个或多个环放置在抛光装置的内、外驱动齿轮之间，且绕着所述环的中心通过内驱动齿轮或通过外驱动齿轮或通过内和外驱动齿轮进行旋转。
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