CN1165727A - 晶片的抛光方法及装置 - Google Patents

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Abstract

用一个修整盘来修整抛光垫，修整盘的温度在化学—机械抛光(CMP)过程中是受到控制的。修整时抛光垫的保持不变，因此可以实现均衡的化学—机械抛光。

Description

晶片的抛光方法及装置
本发明涉及晶片(wafer)的抛光方法，具体说，涉及进行“化学-机械抛光(CMP)”的一种方法和装置。
图6示出进行上述CMP的常规方案。图7是其侧视图。图8示出在CMP中所用的一个修整盘6处于备用状态时的情况。图9示出整理或修整抛光垫4的表面的方法。
如图7所示，晶片旋转盘2吸附着晶片1，旋转时将其压靠在抛光垫4上。抛光垫4放在抛光轮3上从而与其一同旋转。这时，将抛光剂5(例如胶状硅石)滴到抛光垫4的表面上，然后进行CMP预定的时间。
完成CMP之后，由晶片旋转盘2将晶片1从抛光垫4上退下。
然后，按以下方式对抛光垫4进行修整以整理其表面。
用一个臂7将修整盘6固定住，并以一预定大小的力将其压靠在抛光垫4的表面上。这时，使抛光垫4随抛光轮3一起旋转。同时，使修整盘6也旋转。
为了整理抛光垫4的表面，臂7使修整盘6从A点移动到B点(同时参见图9)。
这样对抛光垫进行的修整就可使CMP能稳定进行。如果不作这一工作，则随着用CMP装置所处理的晶片数目的增多，对每一晶片的清除率就会下降，清除率的一致性也将变差。
其原因是抛光垫4的表面被抛光剂5阻塞，因此要对抛光垫进行修整，以刮切掉阻塞在抛光垫4表面上的抛光剂。所用修整盘6可以是刷子、带金刚砂的盘等修整工具。
但是，在目前的垫修整方法中，修整盘6的温度会使垫修整时抛光垫4表面的温度改变。因此，这种垫修整方法存在以下问题，即垫修整后的前一阶段的CMP过程中的抛光是不稳定的。
图10示出开始抛光后的时间与抛光垫4表面温度之间的关系。图中，纵坐标表示抛光垫4表面的温度(℃)，横坐标表示抛光时间(秒)。
如图10所示，从开始抛光到抛光垫4表面温度稳定需要60至70秒。这一稳定温度可认为是由于抛光垫4与晶片1之间的磨擦而使抛光垫4表面温度增加而达致的，于是，抛光垫的温度就处于某一温度状态。
即使其表面温度已处在预定温度下的稳定状态，但是在开始垫的修整时，抛光垫4的表面温度又会突然下降。
这是由于修整盘6与抛光垫4接触而修整盘6的温度又与CMP时抛光垫4的稳定温度不同而造成的。如图8所示，修整盘6在备用时是浸在一个水盆8中的，其温度处在大致与水盆8中的水温相同的温度下。
亦即，由于水盆8的水温与抛光垫4的稳定温度不同，因此修整盘6将会使抛光垫4的表面温度降低。
在垫修整后的抛光周期中，抛光垫4的表面温度从低温开始变化，需要60至70秒其温度才稳定下来。在这60至70秒时间内，抛光垫4的表面温度是时刻变化的，这种温度变化是很不好的不稳定因素，影响了在CMP中所采用的精密工艺。
在设有对修整盘6的温度进行控制的条件下进行抛光垫的修整会产生上述问题。可用各种方式进行抛光垫的修整，例如每进行一次CMP或每进行三次CMP后作一次垫修整，然而，每作一次垫修整都会使抛光垫4的稳定温度改变。
针对以上问题，本发明的目的是要提供在正常的稳定温度下进行CMP的均衡的CMP方法及装置，由此可以期望获得有稳定特性的半导体器件和提高成批生产的半导体器件的产量。
为了达到本发明的目的，提供了一种典型的抛光晶片的方法，该方法包括以下步骤：
将晶片压靠在一个抛光轮的抛光部分上，并使晶片与抛光轮之间产生相对运动以便抛光晶片的表面；
控制一个修整工具使之具有预定的温度；和
用该修整工具对抛光部分进行修整。
本发明还给出了为实现本发明目的的其他各种方案，这些方案可从所附的权利要求书、下述实施例及各附图中得以了解。
所附权利要求书特别说明和清楚涉及到本发明的主题，与此同时，通过以下结合附图所作的说明，可对本发明的目的、特点和优点有更好的了解。
图1是一示意图，示出本发明第一实施例的CMP中所用的修整盘处于备用状态下的情况；
图2是一示意图，示出本发明第二实施例的CMP中所用的修整盘处于备用状态下的情况；
图3是一示意图，示出本发明第三实施例的CMP中所用的修整盘处于备用状态下的情况；
图4是一示意图，示出本发明第四实施例的CMP中所用的修整盘处于备用状态下的情况；
图5是一示意图，示出本发明第五实施例的CMP中所用的修整盘处于备用状态下的情况；
图6是一顶视平面图，示出进行常规的CMP的方式；
图7是一剖视图，示出进行常规的CMP的方式；
图8是一示意图，示出常规CMP中所用的修整盘处于备用状态下的情况；
图9是一平面图，示出修整一个抛光垫的整个表面的方式；
图10是一曲线图，示出抛光开始后的时间与抛光垫表面温度之间的关系。
图1示出本发明第一实施例的CMP中所用修整盘11处于备用状态下的情况。以下参考该图说明本发明的第一实施例。
开始的晶片是首先受到CMP的晶片。按如下方式进行，即在开始CMP之后60至70秒时抛光垫4的表面温度达到了稳定温度，如图10所示的那样。
完成了开始一块晶片的CMP处理之后，对抛光垫4的表面进行垫修整。备用状态下的修整盘11放在有预定温度液体的盆10中。液体盆10中所盛液体的温度设定在基本上等于抛光垫4表面的稳定温度下。
于是在垫修整时，修整盘11是在基本上同抛光垫4表面的稳定温度相同的温度下与其相接触的。因此，不会出现图10所示的那种垫修整时温度下降的情况。
由于用了本发明的这种垫修整方法，除了开始的晶片外全部晶片都能在稳定的温度下得到抛光。
因此，能够均衡地进行CMP，半导体器件特性的稳定性及其大批量生产的产量得以提高。
由于不存在60至70秒的不稳定时间间隔范围，因此可以进行精确的CMP。也就是说，可以设定CMP时间间隔短至30或20秒。
这样，在抛光半导体器件的工艺中，可以将抛光对象的厚度设定得较薄，于是可降低生产成本。
随着厚度的减小，厚度的变化也可减少。因此，工艺稳定，更适合大批量生产。
本实施例是作为一个例子描述的，其中是在每次CMP基础上执行一次垫修整的，但是，也可根据需要在每三次CMP基础上执行一次垫修整，等等。
图2示出本发明第二实施例的CMP中所用修整盘处于备用状态下的情况。以下参考该图说明本发明的第二实施例。
在CMP过程后执行的垫修整过程类似于第一实施例的情况。
在第二实施例中，供电阻加热的加热器21设在修整盘22的内部。还设有电流调整电源20，用以调节流过加热器21的电流。
调整流过加热器21的电流可控制修整盘22的温度。用一红外温度传感器24来检测温度，由此进行温度控制。
另外，修整盘22的温度也可按事先人为设定的温度来控制。
由于对修整盘22的这种温度控制，其温度总是保持在基本上等于抛光垫4表面的温度。即使在垫修整时，修整盘22也是以基本相同的温度与抛光垫4的表面相接触的。
在第二实施例中，除了第一实施例所具有的效果之外，修整盘22本身的温度也受到控制。因此，在垫修整时抛光垫4表面的温度基本上保持不变，从而能做到更稳定的抛光。
另外，由于在CMP装置中设有修整盘22的温度控制机构，因此可以控制和保持修整盘的温度。
图3示出本发明第三实施例的CMP中所用修整盘处于备用状态下的情况。以下参考该图说明本发明的第三实施例。
在本实施例的情况下，完成CMP过程后的垫修整过程类似于第一实施例中的过程。
在第三实施例中，设有水盆32、绝热循环水装置30、以及将水盆32和绝热循环水装置30连接起来的管道33。
控制放有修整盘31的水盆32中的水温，以此控制修整盘31的温度。水盆32中的水温受绝热循环水装置30的控制。这种温度控制是在用一红外温度传感器24检测温度的基础上进行的。
由于该第三实施例中是用水盆32对修整盘31的温度进行控制的，因此修整盘31本身无须有复杂的结构。能够将修整盘31的材料和结构设计在最佳状态，因此可对抛光垫4进行有效的修整。
图4示出本发明第四实施例的CMP中所用修整盘处于备用状态下的情况。以下参考该图说明本发明的第四实施例。
在本实施例的情况下，完成CMP过程后的垫修整过程类似于其他实施例中的过程。
在第四实施例中，设有水盆32和电流调节器20。供电阻加热的加热器35设在水盆32的外面。
第四实施例中，盛在水盆32中的水不是直接循环以控制其温度的。水盆32中的水温受设在水盆外的加热器35的控制。这种温度控制是按照一红外温度传感器24所检测的温度进行的。
水盆32中的水含有一些磨料等，这些磨料可附着到修整盘31上。因此，如果采用能防止水盆中的水直接循环的结构，就能不用维持循环的路径和绝热循环水装置，结构就可简化。
顺便提一下，用于控制水盆32中水温的装置不必仅限于供加热的加热器，也可用其他方法。
图5示出本发明第五实施例的CMP中所用修整盘处于备用状态下的情况。以下参考该图说明本发明的第五实施例。
在本实施例的情况下，完成CMP过程后的垫修整过程类似于其他实施例中的过程。
在第五实施例中，设有使修整盘31中的水循环的通道37，并设有绝缘循环水装置30，还设有用于绝缘循环水装置30和修整盘31中通道37之间连接的管道36。
修整盘31的温度是由在其中循环的水来调节的，而循环水的温度则由绝缘循环水装置30调节。
于是，因为不必使水盆32中的水循环，因此可减低绝缘循环水装置30的负荷，其结构可以简化。由于恒温的水直接在修整盘31内循环，因此修整盘本身可控制在适当温度。于是，修整盘总是维持在合适的温度下，在这种条件下，对抛光垫的修整工作可有效进行。另外，由于水连续控制温度，因此即使水从水盆中流出，在水从水盆中排出到开始垫修整过程，也有足够时间进行控制。
本发明不限于以上这些实施例。在进行CMP的工艺中，按照欲抛光的材料不同，可考虑用不同的修整方法。按照修整的不同温度要求，应设定前面说过的稳定温度。本发明并不排除用多种稳定温度。
以上用多个实施例说明了本发明，但这并不是用来限制本发明。本领域的技术人员参照以上说明显然能对所述实施例作出各种修改以及提出各种其他实施例，所附权利要求覆盖了落在本发明范围内的这些修改和实施例。

Claims (15)

1.一种抛光晶片的方法，包括以下步骤：
将晶片压靠在一个抛光轮的抛光部分上，并使晶片与抛光轮之间产生相对运动以便抛光晶片的表面；
控制一个修整工具使之具有预定的温度；和
用该修整工具对抛光部分进地修整。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定温度是在所述晶片表面抛光步骤中所述抛光部分的稳定温度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述稳定温度为28℃左右。
4.一种晶片抛光装置，用于将晶片压靠在一个抛光轮的抛光部分上，并使晶片与抛光轮之间产生相对运动以便抛光晶片的表面，该抛光装置包括：
一个修整工具，用以修整所述抛光部分；和
一个控制机构，用以控制所述修整工具，使之处于预定的温度。
5.如权利要求4所述的晶片抛光装置，其特征在于，所述控制机构是设在所述修整工具内的一个加热器。
6.如权利要求4所述的晶片抛光装置，其特征在于，所述预定温度是在所述晶片表面抛光时的抛光部分的稳定温度。
7.如权利要求6所述的晶片抛光装置，其特征在于，所述稳定温度为28℃左右。
8.一种晶片抛光装置，用于将晶片压靠在一个抛光轮的抛光部分上，并使晶片与抛光轮之间产生相对运动以便抛光晶片的表面，该抛光装置包括：
一个修整工具，用以修整所述抛光部分；和
一个水盆，其中盛有预定温度的液体，所述修整工具浸在该液体中。
9.如权利要求8所述的晶片抛光装置，其特征在于，所述预定温度是在所述晶片表面抛光时的抛光部分的稳定温度。
10.如权利要求9所述的晶片抛光装置，其特征在于，所述稳定温度为28℃左右。
11.如权利要求8所述的晶片抛光装置，其特征在于，还包括一个控制装置，用于控制流入所述水盆中的液体的温度。
12.如权利要求8所述的晶片抛光装置，其特征在于，还包括一个设在所述水盆中的加热器。
13.一种晶片抛光装置，用于将晶片压靠在一个抛光轮的抛光部分上，并使晶片与抛光轮之间产生相对运动以便抛光晶片的表面，该抛光装置包括：
一个修整工具，用以修整所述抛光部分；和
一个控制装置，用于控制一种液体的温度；
而所述修整工具里面有一通道，其中流有所述液体。
14.如权利要求13所述的晶片抛光装置，其特征在于，所述预定温度是在所述晶片表面抛光时的抛光部分的稳定温度。
15.如权利要求14所述的晶片抛光装置，其特征在于，所述稳定温度为28℃左右。
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Owner name: OKI SEMICONDUCTOR CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: OKI ELECTRIC INDUSTRY CO., LTD.

Effective date: 20090508

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20090508

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Patentee after: OKI Semiconductor Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Oki Electric Industry Co., Ltd.

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20020306

Termination date: 20110228