CN1209471A - 砂布表面整修工具及其生产方法 - Google Patents

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    • C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials

Abstract

具有不同平均粒子直径的多组金刚砂粒须经过混合并随后固定在整修工具表面上以消除砂布的填塞。在此情况下,小金刚砂粒4的顶端在镍镀层2上凸出。因此,在砂布凹陷区中聚积的异物被有效清除并且与此同时,避免了镀镍层的表面磨损。所得的收获是,抛光时抛光速度的稳定以及整修时对金刚砂粒脱落和镀镍层磨损的防止。

Description

砂布表面整修工具及其生产方法
本发明涉及一种砂布表面整修工具。更具体地说，本发明涉及一种在机械化学抛光方法中使用的对抛光砂布的表面进行整修的整修工具。
本发明的发明人于本发明的急切调研期间对传统技术做出了如下考虑。
近来，随着半导体装置的高度集成化，用于转换示波图的曝光单元的聚焦限差变得越来越窄了，因而使得传统的软熔法、如玻璃自旋离心涂布(SOG)的涂布法或深腐蚀法等整平工艺很难提供大范围的平整。因此，近来主要地利用了一种由机械及化学作用对半导体基片进行抛光的化学机械抛光或机械化学抛光方法(以下简称“CMP”)。
在CMP机械化泶抛光方法中使用的传统抛光设备将参照相应的附图作如下说明。图13是表示抛光设备一个基本部件的侧视图。如图13所示，该抛光设备包含有一个经过平整加工并校平的旋转台10。旋转台10具有大约50-100cm的直径并由高刚度材料制做，在旋转台10的表面上贴附有厚度大约为1-3mm的(抛光)砂布11。该抛光设备在旋转台10上方还包含有一个与半导体晶片12的直径尺寸相应的支架13，半导体晶片12的表面朝向旋转台10的表面并且相互平行。支架13可通过转轴14驱动。该抛光设备在旋转台10附近还包含有一个用于恢复砂布11表面的整修机构15。
在支架13上装上半导体晶片12之后，支架13被降至砂布11上。接着为半导体晶片加上大约30-600g/m2的压力并同时提供一种抛光剂16。这时，旋转台10及支架13以大约每分钟20-50转的速度同向旋转，从而即可进行抛光。
在对于夹层绝缘薄膜进行机械化学抛光的过程中，例如，作为砂布11，一般使用硬泡沫聚氨脂IC1000(美国Rodale Co.Ltd的商标)，而作为抛光剂16，使用主要包含气化硅石的SC-1(美国Cabot Co.Ltd的商标)。
使用上述材料通过上述相同方式抛光一个半导体晶片会出现砂布11表面上存在的泡沫(微孔)被抛光剂中包含的硅石填塞的现象，从而使得抛光速率降低。
鉴于这一原因，已经有一种通过整修机构15，与半导体晶片12的抛光同时或在预留间隔时间里进行的，对砂布11表面的恢复处理方法被投入应用。请参照“固态技术(Solid State Technology)”1994年10月，左栏第2行至右栏第9行。
整修机构15一般包含一个盘状整修工具，一个整修工具支架及一个在砂布上驱动整修工具的驱动臂。该盘状整修工具上通过镀镍方法固定有金刚砂粒。
整修机构15的作用是消除砂布11表面的填塞，并把砂布11的表面粗糙度恢复到抛光前的初始状态。
图16所示是在未充分整修状态下抛光一个半导体晶片时抛光速度(或速率)变化的曲线图。图中横坐标表示加工件数，纵坐标表示其抛光速度(相对速率)。图中可看出，在未充分整修状态下，半导体晶片的抛光速度有与加工件数成比例下降的趋势，这样带来了生产效率的显著降低。
在CMP机械化学抛光方法中，最重要的是维持稳定的抛光速度，而且为了维持这样的抛光稳定性，用整修机构对砂布的表面处理是最有效的。尤其是整修工具按照其表面粗糙度会得出不同的显著效果。整修工具表面粗糙度包括金钢砂间距和砂粒尺寸大小等。
下面是对一种传统整修工具的描述。图12表示的是一种传统整修工具的横截面图。首先，图12(a)表示金刚砂粒3’嵌入镀镍层2并且固定而不致脱落的情况。通常在CMP机械化学抛光法中使用的金刚砂粒3’具有大约120至240微米(μm)的平均砂粒直径，并且镀镍层2的厚度大约设定在金刚砂粒平均砂粒直径的60％-70％。
在固定金刚砂粒3’时，使用沉积固定法及袋式捕获固定法。在所述任何一种固定方法中，金刚砂粒3’被固定在要固定的材料整个表面上，因此，金刚砂粒5在所示基面1上浮出(即，浮留)。
这些浮出的金刚砂粒5可以与砂布11的波浪形表面上存在的泡沫孔内部相接触，使得填塞泡沫孔的抛光剂的聚积能够被有效消除。
然而，浮出的金刚砂粒5带来这样的问题，即它们被镀镍层2覆盖的程度不超过50％，因而，它们的留存能力较低，很容易脱落到砂布11的表面上，其结果是在半导体晶片12表面上产生了深度约几十微米的不可修复的划痕。
为此，近来，例如像日本特许公开JP-A-4-318198(1992)等所公开的那样，浮出的金刚砂粒在加工过程中已经被消除。更具体地说，下述方法已经被投入应用，该方法包括了在充满金刚砂粒的容器中进行镀镍的步骤：首先镀上一薄镍层，砂布从容器中拿出后除掉浮出的金刚砂粒，然后在不包含弥散金刚砂粒的容器中进行第二次镀镍，直到第一次和第二次镀镍层的总厚度达到预定厚度。
通过应用上述这样一种方法，如图12(b)所示，可以获得具有很少金刚砂粒的近乎均匀的表面。然而，具有这样均匀表面的修整工具妨碍了金刚砂粒与砂布表面上存在的泡沫孔内部进行有效接触，因而抛光速度被降低了。
图15所示是表示砂布与整修工具接触状况的横截面图。因为砂布11的表面呈波浪形并且砂布相当硬，如IC1000(Rodale Co.Ltd的商标)具有大约60度(肖氏度)的硬度，当金刚砂粒3’被嵌入时具有如图15(a)的近乎相同的凸出高度和间隔距离，压力则被分散了并且金刚砂粒在砂布上的咬入能力受到了抑制。
鉴于此原因，最好的选择是如图15(b)所示那样减小嵌入的金刚砂粒的数量。
然而，仅仅减少被固定的金刚砂粒会伴随与嵌入数量相应的加工再现性的降低以及进行砂粒相等间距排列的极端困难，尽管这样做可能对于在整修工具的表面上减少嵌入金刚砂粒的数量是有效的。
为此，例如，上述日本特许公开JP-A-4-318198建议，通过在固定金刚砂粒时掺入诸如玻璃珠之类可以在后来被选择地消除掉的虚拟粒子来达到减少嵌入金刚砂粒数的最终结果。这一生产方法将在后面加以说明。图14(a)是一个日本特许公开JP-A-4-318198中公开的制备整修工具所用的电镀设备结构横截面的侧视图。
如图14(a)中所示，作为研磨砂粒，具有大约100微米直径的金刚砂粒3’与具有大约100微米直径的另一种玻璃珠粒子相混合，两种粒子比例为1∶1。例如，瓦特型(Watt-type)镀镍溶液被用作一种电镀液22。
与具有有限电镀区域的阴极表面相反，阳极21’被放置在分离器25(容器)中。研磨砂粒与电渡液事先被混合在一起。通过用搅拌棒在被电镀材料表面附近搅拌研磨砂粒，被电镀材料表面上的气泡被消除。
随后，通过一个泵使电镀溶液22循环，因而金刚砂粒3’及玻璃珠26从一个过滤器24附近通过，接着，这些粒子积聚在过滤器24的底端附近，或者在容器底部被挤压并固定在被电镀的材料23的表面上。当这一状况稳定形成时，电镀过程则开始了。
通过把被电镀材料23与电源20的负极相连，阳极与电源正极相连，电镀则开始进行。通过这一电镀，当沉积厚度达到10-20微米时，初始固定步骤完成。
这一步骤之后，对被电镀材料23的表面进行水洗，未固定的金刚砂粒3’与未固定的玻璃珠26一起被冲掉，如图14(b)所示。
如图14(c)所示，在有选择地除去留存下来的玻璃珠26之后，在无研磨砂粒的电镀液中进行镀镍直到金刚砂粒3’的直径尺寸大约60％被镀层覆盖(图14(d))，以固定金刚研磨粒子。
在对本发明调研的基础上，又遇到了下述问题。
也就是说，上述这些传统技术涉及到下列问题。
首先，整修工具寿命短。
考虑到这一问题，则归因于与砂布的接触造成镀镍层的磨损。砂布是一种具有弹性的硬质材料，很容易制造。再者，金刚砂粒间距较大(即分布稀疏)。
其次，可以发现整修工具对于砂布的严重的金属(镍)污染。
本发明已经对上述问题做了考虑。
所以，本发明的一个目的是提供一种砂布表面整修工具，使得砂布有可能保持稳定的预期抛光速度，并且与此同时防止金刚砂粒的脱落、镀镍层区域的磨损以及高度的镍污染，因而改善半导体装置的可靠性和生产效率。
本发明的另一个目的是提供一种具有上述特征的整修工具的生产方法。
本发明更进一步的一些目的将从整个说明中不难看出。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种整修工具，用于对半导体晶片抛光的机械化学抛光法中使用的砂布表面的修整。整修工具实质上包含有平均直径足够大、具备整修作用的金刚砂粒，以及在这些金刚砂粒周围平均直径小于金刚砂粒的其它粒子或者比金刚砂粒薄的板片。
本发明的另一个方面，提供了制备砂布表面整修工具的一种方法，该方法包括以下步骤：把具有不同平均直径的多组金刚砂粒混合在一起；暂时把这种金刚砂粒混合物固定在基片上；消除不与基片相接触的浮起的金刚砂粒；把金属(最佳选择为镍)镀层镀至预定厚度。
本发明的第三方面，提供了另一种制备砂布表面整修工具的方法，该方法包括以下步骤：把金刚砂粒与平均直径小于金刚砂粒的其它粒子混合物暂时固定在基片上；清除不与基片相接触的浮起金刚砂粒与其它浮起粒子；把金属镀层(最佳选择为镍)镀至预定厚度。
本发明的第四个方面，还提供了另一种制备砂布表面整修工具的方法，该方法包括以下步骤：透过绝缘板片开孔；把绝缘板片粘贴在基片上；有选择地在透过绝缘板片的孔内侧基片上镀金属(最佳选择为镍)层，以便把金刚砂粒仅仅固定在孔内侧的基片上，绝缘板片在镀完后绝不能拿掉(即保持粘贴在基片上)。
本发明的第五个方面，提供了制备用来修整砂布表面的整修工具的一种具体的方法。该方法的步骤如下：通过电镀金属(最佳选择为镍)把金属砂粒固定在基片上并在最终的金属镀层上形成一个保护层。
下面说明有关本发明的原理及操作。首先，通过控制凸起的金刚砂粒使之具有合适的分布密度(即合适的间隔)，使凸起的金刚砂粒则咬入砂布的表面，以致可能消除砂布表面上存在的孔隙中所填塞的抛光剂的聚积。
其次，既使在消除了固定金刚砂粒过程中出现的浮起金刚砂粒之后，为了维持高效率的整修并与此同时防止金刚砂粒的脱落(分离)，应确保比表面粗糙度(波形状态)要求的级别更高的级别。
再者，通过把其平均粒子直径较小的金刚砂粒或其它硬质砂粒嵌入不直接参与整修的区域，或者通过把所述板片与上述区域接触，即可避免砂布的表面与金属(最佳选择为镍)镀层的直接接触，因而有可能防止金属镀层的严重磨损以及砂布表面的高度金属污染。
与本发明相反，传统技术中由于整修工具金属镀层区域在整修时与砂布的接触则造成了严重的金属(镍)污染。
图1是本发明第一实施例的整修工具基本部件的横剖面视图；
图2是本发明制备整修工具中使用的电镀设备的侧剖示意图；
图3是本发明第一实施例制备整修工具基本步骤的横剖面示意图；
图4是本发明第一实施例的整修工具操作的横剖面示意图；
图5是本发明的一种整修工具效果的图解说明；
图6是本发明的一种整修工具效果的图解说明；
图7是本发明的一种最佳整修工具效果的图解说明；
图8是本发明的一种最佳整修工具效果的图解说明；
图9是本发明第二实施例的一种整修工具基本部件的横剖面图；
图10是本发明第二实施例的一种改进整修工具基本部件的横剖面图；
图11是本发明第二实施例的另一种改进整修工具基本部件的横剖面图；
图12是一种传统整修工具基本部件的横剖面图；
图13是与本发明相关的抛光设备基本构成的示意图；
图14是一种传统技术的整修工具构成，生产方法及其步骤的横剖面示意图；
图15是一种传统整修工具操作的横剖面示意图；
图16是一种传统整修工具的缺陷的图解说明。
本发明的最佳实施例将参照附图进行如下说明。
本发明第一实施例中，如图1所示，按照平均粒子直径分类的两组或更多组的金刚砂粒被混合固定，并且较小金刚砂粒4的顶端也在镀镍层2上凸出。
混合金刚砂粒时，期望得到的效果是大金刚砂粒3的数量等于或小于小金刚砂粒4的数量。最佳效果是大砂粒与小砂粒之比为：1比2-20，或更进一步1比3-15，或者最佳选择为1比5-12。大金刚砂粒3的直径最好为100-300微米(μm)，而小金刚砂粒4的直径最好具有大金刚砂粒3直径尺寸的60％-80％。
镀镍层2的最佳厚度为大金刚砂粒3直径尺寸的50％-70％。
图2所示是制备本发明用于整修砂布表面的整修工具所使用的电镀设备。
以预定的比例事先混合的大的和小的金刚砂粒被弥散在电镀溶液中并且经过充分搅拌把大小金刚砂粒均匀混合。金刚砂可以是天然的或合成的。
接着，一种被电镀材料23置于电镀设备的底部并与电源20的阴极相连。一块镍板21安装在被镀材料23的上方并与电源20的阳极相连。
以弥散的形式提供金刚砂粒并且使其落下并在被镀材料23的表面上聚积，以使金刚砂粒覆盖在整个被镀材料23表面上。与此同时，镀镍溶液22被供应至一预定的水平。这里可使用瓦特型镀镍溶液或其它电镀溶液。
在来自于电源20的电流形成10-20微米的镀镍层后，被镀材料23取出并且用水洗。在电镀过程中，电镀溶液必须经过循环并通过一个过滤器充分过滤。
图3所示为随后的制备过程。如图3(a)所示，在上述第一次固定过程之后，到处布满了浮起金刚砂粒5。这些浮起金刚砂粒如图3(b)所示那样通过砂轮之类的工具用机械方法被除掉。接着，在一个不包含金刚砂粒的镀槽中，镍层被镀至相当于大金刚砂粒尺寸的50％-70％厚度。
本发明第一实施例所述整修工具的操作将参照图13进行更详细的说明。图13是一个抛光设备的示意图。关于该抛光设备的构成与机构，已经在本说明书的已有技术的开头部分作了说明，因而在此省略。
在抛光设备上安装的整修工具支架装有一个整修工具。利用该整修工具进行的整修方法按下述方式分成两类：一种方式是在抛光的间歇整修；另一种是在抛光的同时整修。
下面是对在抛光间歇中的整修方法的说明。转动旋转台10和支架13并同时供应抛光剂16，通过给支架13加载进行抛光。在这一过程中抛光速度的变化如图5所示。
图5所示为抛光速度在抛光氧化硅层的情况下，使用SC-1(Cabot Co.Ltd的商标)气化硅膏剂作为抛光剂，抛光速度随时间推移而降低。如本说明书的已有技术中所说明的那样，这种状况归因于砂布表面上存在的微孔被抛光剂填塞。
在抛光一片半导体晶片之后，本发明的整修工具在旋转状态下被压在砂布的表面上。与此同时，旋转台转动，使得砂布的整个表面能够被处理。在整修过程中，供给水或抛光剂以冲洗掉从砂布表面微孔中要除去的异物。按这种方式整修，如图5中实线所示，既使经过重复处理之后，仍可获得稳定的抛光速度。
另一方面，仅仅用于单纯清除浮起的研磨砂粒的传统整修工具，如图5中虚线所示，趋于表现出随重复处理次数增加而成比例降低的抛光速率。
图4所示为与本发明第一实施例相关的整修工具同砂布的接触状态。从图4中可见，根据本发明第一实施例，不同尺寸的金刚砂粒混合排列在整修工具的表面上，从而金刚砂粒可以很容易到达砂布表面上存在的凹陷区域内部，因此也可能很容易消除填塞。
此外，不参与整修的小尺寸金刚砂粒4在镀镍层2上凸出，因而可防止镀镍层2的磨损。
图6所示是在抛光与整修同时进行时抛光速率的变化情况。这里的抛光条件与获得图5中所示的结果所具有的条件相同。由于抛光及整修同步进行，不会发生抛光速度的迅速降低，然而，传统的整修工具表现出与重复处理次数增加成比例的抛光速度的逐渐降低。与此相反，本发明第一实施例的整修工具使得有可能保持几乎恒定的抛光速度。
下面参照附图通过下列实例对本发明作更详细的说明。
图1所示为本发明的最佳整修工具。在该整修工具中，由镍合金制备的具有2mm的厚度和100mm外径的圆盘基片被装备了平均粒子尺寸为180微米和另一组平均粒子直径为130微米的金刚砂粒的混合物，前者与后者的混合比例为1∶10。这一混合比例通过把每一组金刚砂粒加满具有单位容积的容器，以最终填加的容积的容积比来决定。最终结果是，金刚砂粒的实际混合比例应当高于上述混合比例。而镀镍层的厚度是110微米。
图2所示为用于制备本发明的上述最佳整修工具的电镀设备。在电镀液中，具有180微米平均直径的金刚砂粒同另一组130微米平均直径的金刚砂粒以1∶10的比例混合。下面混合比率是假设加满50毫升的容器时把金刚砂粒的含量视作“I”所得到的比率。包含有240g/I比例的硫酸镍，45g/I比例的氯化镍以及30g/I比例的硼酸的瓦特型电镀液被作为上述电镀液使用。该电镀液应具有4.5的pH值。包含例如氨基磺酸，氯化镍以及硼酸的另一种电镀液可被用来代替上述电镀液。
被镀材料23置于电镀设备的底部并与电源20的阴极相连接。一块镍板21位于被镀材料23一定距离的上方并与电源20的阳极相连。随后即可提供电压。
金刚砂粒与电镀溶液的混合物被加入电镀设备并且经过充分搅拌。过些时间后，金刚砂粒通过沉积作用在被镀材料23的表面上积聚。随后，电镀槽温度设定在43℃并且在5A/dm2的电流密度下进行60分钟的电镀操作。在电镀过程中，使电镀液进行循环。电镀完毕后，被镀材料取出，接着用水冲洗。使用砂轮从被镀材料上除去浮起金刚砂粒。接下来，在被镀材料的电镀表面上，以5A/dm2的电流密度使用不包含金刚砂粒的电镀溶液进行60分钟电镀操作，以形成具有110微米厚度的镀层。
现在，参照附图13作对本发明上述最佳整修工具的操作更详细的说明。图13所示为一个抛光设备的示意图。
整修是在抛光间歇时进行的。二氧化硅层用作被抛光物体。由发泡聚氨脂制备的IC1000型(Rodale Co.,Ltd的商标)砂布以及主要包含气化硅的SC-1型(Cabot Co.,Ltd的商标)抛光剂在本实施例中使用。
抛光条件如下：
支架13的加载负荷    500g/cm2
该支架的转速        27rpm
旋转台10的转速    25rpm
抛光剂16的供应量  200ml/min.
抛光时间          5min.
抛光完毕后，在整修工具转动状态下通过整修工具为砂布表面加负荷。旋转台的转速可以是25rpm。为整修工具施加的负荷设定为5kgf。
通过把整修工具沿砂布径向前后滑动(摆动)，使整个砂布表面得到处理。
图7和图8给出了本发明最佳整修工具有关各种特性与传统整修工具相应特性的比较结果。图7和图8仅是为了画图空间的方便而得到的坐标布局结果。
在这些图中，标记“A”代表由下面所述方法制备的有关比较用整修工具的结果，该方法包括了把具有180微米平均粒子直径的金刚砂粒固定在直径为100mm的圆盘基片整个表面上的步骤。在这一整修工具中，浮起金刚砂粒未被除去，并且镀镍层的厚度为110微米。
标记“B”代表与标记“A”相同的方法制备的比较用整修工具的结果。只是标记“B”相应的制备方法中要用砂轮除去浮起金刚砂粒。
标记“C”代表由下述方法制备的比较用整修工具的结果，该方法包含了在把金刚砂粒固定在基片上的过程中仅通过减少金刚砂粒的供应来加大固定在基片表面上金刚砂粒之间的间隔(距离)的步骤。
标记“D”代表了使用与本说明书已有技术描述一节中所述的相同方法制备的比较用整修工具的结果，这一方法包括混合金刚砂粒和玻璃珠的步骤，暂时把所述两种粒子的混合物固定在基片上，然后除去玻璃珠以加大固定在基片上的金刚砂粒的间隔。在这一整修工具中，金刚砂粒和玻璃珠的平均粒子直径分别为180和200微米，金刚砂粒与玻璃珠的混合比例为1∶10，镀镍层厚度为110微米。
标记“E”代表本发明最佳整修工具的结果。在此，具有180微米平均直径和另一组具有130微米平均直径的金刚砂粒按照1∶10的比率混合在一起并且镀镍层的厚度为110微米。
图7(a)所示为在上述各种抛光条件下得到的抛光速度。如图中标记“B”的结果所示，仅通过除去浮起金刚砂粒不能得到满意的抛光速度。标记“E”所示结果表明按照本发明则可得到满意的抛光速度。
图7(b)所示是由于金刚砂粒脱落到砂布上所带来的划痕情况。如图中标记“B”的结果所示，当浮起金刚砂粒未被去掉时，划痕的发生情况相当严重。相反，除去浮起金刚砂粒，包括本发明最佳整修工具的相应结果“E”，使得有可能把划痕的发生情况控制在满意的轻度范围。
图7(c)所示是整修过程中砂布表面上发生镍污染的密度情况。如图中标记“C”和“D”所示的结果，当金刚砂粒周围镀镍层被暴露面积的百分比较高时，可检测到不低于1013个原子数/cm2的高密度镍污染。相反，标记“E”的结果表明，本发明最佳整修工具中，由于砂布很小能触及镀镍层，镍污染密度可以被控制在相当低的程度。然而，由于镀镍层在抛光溶液中的溶解，会出现一定的污染。
图8(d)所示为整修工具的使用寿命。如图中标记“E”的结果所示，本发明最佳整修工具表现出较长的寿命。这应当归功于金刚砂粒对于镀镍层的保护。这里，使用寿命是利用与预期划痕情况相应的处理次数来估算的。估算时所述预期划痕情况定为1％。
图8(e)所示为整修工具的个性差异。这一指标的估算是由其最高和最低抛光速度差与5种抛光速度的平均值之比来决定的。这5种抛光速度是由相同条件下使用按从“A”至“E”标记的每种不同方法制备的整修工具进行抛光测试来决定的。通过估算在本发明的最佳整修工具之间具有较小的个性差异。
从上述可见，本发明的整修工具使得有可能克服传统整修工具的各种缺陷，因而具有能够保证比期望更高的抛光速度和更长的使用寿命的优点，同时可防止划痕，避免严重的镍污染和整修工具间的显著个性差异。
现在，参照附图对本发明的第二实施例进行说明。
图9所示为本发明的整修工具的第二实施例。该整修工具主要有预定平均直径的被固定的金刚砂粒3’与比金刚砂粒小的其它被固定粒子6的混合物，砂粒的顶端在镀镍层2上凸出。
所述其它粒子的材料包括二氧化锆(ZrO2)，三氧化二铝(Al2O3)，氮化硅(Si3N4)，立体氮化硼，以及甲醛聚合体(Delrin)之类的硬塑料。
本发明整修工具的第二实施例的生产方法具有与前述第一实施例相同的步骤。也就是说，它包括以下步骤：按预定比例混合砂粒，进行第一次薄层电镀；除掉浮起砂粒并进行第二次电镀以形成具有预定总厚度的最终镍镀层。诸如粒子的混合比例等等条件可以与第一实施例都相同。
经改进的第二实施例如图10和图11所示。图10所示是在预定砂粒尺寸的金刚砂粒3’周围排列板片7的一个例子。
板片7的材料包括二氧化锆(ZrO2)，三氧化二铝(Al2O3)，氮化硅(Si3N4)，立体氮化硼，以及甲醛聚合体(Delrin)之类的硬塑料。
金刚砂粒3’互相之间由板片7以预定的恒定间隔分开并由镀镍层2固定。镀镍层2的厚度是金刚砂粒3’尺寸的50％-70％并且薄于板片7的厚度。透过板片7打开的孔洞尺寸大约是金刚砂粒3’平均尺寸的1.5-2倍，而且相邻孔间的间距是金刚砂粒3’平均尺寸的2-3倍。
本发明整修工具上述经改进的第二实施例的制备方法包括以下步骤：通过机械方法或激光加工透过板片打孔，孔洞的位置可如上所述。
例如，上述板片7贴附在镍合金或不锈钢制备的基片上。经过第一次电镀，金刚砂粒3’被暂时固定。在所述经改进的实施例中使用了单一种类的金刚砂粒。如果浮起金刚砂粒非常严重应当被清除掉。然后，进行第二次电镀以形成最终镀镍层2，直至达到预期厚度为止。板片7是绝缘的，因而镍镀层绝不会在板片上沉积，所以只有板片的孔洞内侧才能固定金刚砂粒。
图11是表示本发明整修工具第二改进实施例的横剖面图。在这一整修工具中，镍镀层2的表面上附着了一层保护层8。保护层8的材料包括二氧化锆(ZrO2)，三氧化二铝(Al2O3)，氮化硅(Si3N4)，立体氮化硼，异构碳金刚石，金刚石等等之类材料。保护层8的厚度约为5-30微米。
制备本发明上述第二改进整修工具的方法包括下列步骤：在把金刚砂粒与其它粒子掺和以后，接着通过第一次电镀暂时固定金刚砂粒，剩余的粒子按照与制备整修工具传统方法相同的方式选择除掉。随后，进行第二次电镀形成最终镀镍层2直至达到预定厚度。这时，通过离子电镀的方法形成不少于10微米的诸如三氧化二铝保护层，另一种代替三氧化二铝镀层的保护层可通过应用化学气相淀积法(CVD)或物理气相淀积(PVD)法形成。
本发明的良好效果总结如下：
如上所述，本发明可提供稳定的比要求更高的抛光速度，也使得有可能防止金刚砂粒的脱落，镀镍层的磨损以及砂布的镍污染，因此，具有提高半导体装置生产率和可靠信的作用。
这是由于本发明加大了金刚砂粒之间的间距，使得有可能把用于整修的有效金刚砂粒很容易地与砂布表面上存在的较深的凹陷部分进行接触。此外，那些不参与抛光的部分被提供了防止镀镍层与砂布直接接触的保护层。
以使用金刚研磨料作为大金刚砂粒为基础已经公开了本发明。然而其它高级研磨材料，如CBN等，可被单独使用或者与金刚砂粒或其它材料结合使用。
本发明的各个方面，各个实施例以及任何特点或组成部分可以根据其要旨结合在一起。还应当注意，在本发明和所附权利要求书公开的要旨和范围内可以进行任何修改。

Claims (15)

1、一种抛光半导体晶片的机械化学抛光法使用的砂布表面整修工具，其特征是包括平均粒子直径足够大、具有整修功能的金刚砂粒，以及在所述金刚砂粒周围平均直径比所述金刚砂粒小的粒子或者比所述金刚砂粒薄的板片。
2、如权利要求1所述的砂布表面整修工具，其中所述粒子由金刚石制成。
3、如权利要求1所述的砂布表面整修工具，其中所述粒子由非金刚石材料制成。
4、如权利要求3所述的砂布表面整修工具，其中所述粒子至少包含从下列一组材料中选择的一种：二氧化锆(ZrO2)，三氧化二铝(Al2O3)，氮化硅(Si3N4)，立体氮化硼及甲醛聚合体塑料(Delrin)。
5、如权利要求1所述的砂布表面整修工具，其中所述板片至少包含从下列一组材料中选出一种：二氧化锆(ZrO2)，三氧化二铝(Al2O3)，氮化硅(Si3N4)，以及立体氮化硼。
6、如权利要求1所述的砂布表面整修工具，其中所述平均直径小于金刚砂粒的粒子具有比金属粘结料(最佳选择为镍镀层)的厚度更大的尺寸。
7、如权利要求1所述的砂布表面整修工具，其中所述板片厚度大于金属粘结料(最佳选择为镍镀层)的厚度。
8、一种抛光半导体晶片的机械化学抛光法中使用的砂布表面整修工具的制备方法，其特征是包括下列步骤：
在具有不同平均粒子直径的多组金刚砂粒混合状态下电镀一薄金属层(最佳选择为镍)以便把所述金刚砂粒暂时固定在基片上；
去掉未与所述基片接触的浮起金刚砂粒；然后
电镀金属(最佳选择为镍)以形成电镀金属层的预期厚度。
9、一种抛光半导体晶片的机械化学抛光法中使用的砂布表面整修工具的制备方法，其特征是包括下列步骤：
把金刚砂粒和其它小于所述金刚砂粒的粒子在混合状态下电镀一薄金属层(最佳选择为镍)以便把所述金刚砂粒和所述其它粒子暂时固定在基片上；
去掉未与所述基片接触的浮起金刚砂粒；然后
电镀金属(最佳选择为镍)以形成电镀金属层的预期厚度。
10、一种抛光半导体晶片的机械化学抛光法中使用的砂布表面整修工具的制备方法，其特征是包括下列步骤：
透过绝缘板片开孔；
把所述板片贴附在一个基片上；并且
透过所述板片选择地在所述基片的所述孔内电镀金属(最佳选择为镍)以便把金刚砂粒仅仅固定在所述孔内。
11、一种抛光半导体晶片的机械化学抛光法中使用的砂布表面整修工具的制备方法，其特征是包括下列步骤：
通过电镀金属(最佳选择为镍)把金刚砂粒固定在基片上；并且
在最终镍镀层上形成一层保护层。
12、如权利要求10所述的整修工具的制备方法，其中所述绝缘板片至少包含从下列一组材料中选择的一种：二氧化锆(ZrO2)，三氧化二铝(Al2O3)，氮化硅(Si3N4)，立体氮化硼及甲醛聚合体塑料(Delrin)。
13、如权利要求11所述的整修工具的制备方法，其中所述保护层至少包含从下列一组材料中选择的一种：二氧化锆(ZrO2)，三氧化二铝(Al2O3)，氮化硅(Si3N4)，立体氮化硼及甲醛聚合体塑料(Delrin)。
14、一种抛光半导体晶片的机械化学抛光法中所用的砂布表面整修工具，其特征是包括金刚砂粒，金属(最佳选择为镍)镀层以及覆盖金属镀层的一个保护层。
15、如权利要求14所述的砂布表面整修工具，其中所述保护层至少包含从下列一组材料中选取的一种：二氧化锆(ZrO2)，三氧化二铝(Al2O3)，氮化硅(Si3N4)，立体氮化硼，异构碳金刚石和金刚石。
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