CN1880020A - 用以研磨载具膜的砂纸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂纸，用以研磨一载具膜，其中载具膜用于在化学机械研磨工艺中承载半导体晶片。此砂纸包含：一基底、多个研磨区与一中心保留区。其中，中心保留区位于基底上，且为平坦表面，而研磨区放射状地位于基底上。每一研磨区均包含一内保留区、一外保留区与一粗糙表面区，并通过内保留区、外保留区与粗糙表面区以调整载具膜的表面形状。

Description

用以研磨载具膜的砂纸

技术领域

本发明关于一种砂纸，且特别地关于一种用以研磨载具膜的砂纸，其中载具膜用在化学机械研磨工艺中承载半导体晶片。

现有技术

当半导体工艺越来越先进，晶片上单位面积所能制作的晶体管数量越来越多，整个互补式金属氧化物半导体(CMOS)的工艺与集成电路(IC)的结构也越来越复杂，换言之，构成集成电路的材料与层数都大幅增加。一旦晶片表面因互补式金属氧化物半导体的各层结构而变得不平坦后，后续工艺步骤的执行难度都将随着晶片表面平坦度的恶化而增加。

因此，目前是以化学机械研磨(Chemical Mechanical Polish；CMP)设备来解决晶片表面不平坦的问题。一般而言，化学机械研磨设备包含一晶片载具头(Carrier Head)，于此晶片载具头上装设有一载具膜，用以承载一半导体晶片并使其面对一湿性的研磨表面，例如，研磨垫(Polishing Pad)，而不论是研磨垫或晶片载具头都是不断地旋转。晶片载具头是通过一压缩气体系统或类似的装置以提供力量往下压在研磨表面之上，其中使晶片载具头往下压在研磨垫上的力量可依需要作调整。

一般的化学机械研磨工艺是使用弹性材料作为载具膜来承载半导体晶片，用以使整个半导体晶片表面承受均匀的压力。传统上载具膜是由以下的步骤处理：首先，将安装有载具膜的晶片载具，以安装有载具膜的一面朝下，反压于一圆形砂纸上，且圆形砂纸为放置于一平台上。之后，使平台旋转以利用砂纸研磨载具膜。其中，圆形砂纸包含一同心圆环图案，此同心圆环的表面为粗糙表面，而同心圆环以外的区域均以刀片将表面颗粒去除。换句话说，其以同心圆环图案研磨载具膜，同心圆环以外的区域则没有研磨效果。

然而，由以上方法所处理的载具膜，其表面形状不一，因此易影响后续化学机械研磨工艺的制造良率。一般而言，使用表面形状不良的载具膜在化学机械研磨工艺中承载半导体晶片，则研磨后的半导体晶片表面的中央区往往研磨过度，边缘区却研磨不足。此外，使用传统方法来处理载具膜所需要的研磨时间过长，故易造成载具膜厚度不足，而缩短其使用寿命。

发明内容

因此本发明目的之一是提供一种砂纸，用以研磨载具膜，使载具膜拥有优选的表面剖面形状，并应用至化学机械研磨装置。

本发明的另一目的是在于提供一种化学机械研磨工艺，使研磨后的半导体晶片拥有优选的研磨表面。

根据本发明的上述目的，提出一种砂纸，用以研磨载具膜，使载具膜拥有优选的剖面轮廓，其中载具膜安装于化学机械研磨装置中的载台上，用以承载半导体晶片。此砂纸包含：一基底、一中心保留区与多个研磨区，其中研磨区放射状地位于基底上，且每一研磨区的大小相等。而中心保留区亦位于基底上，且为平坦表面。每一研磨区包含一内保留区、一外保留区与一粗糙表面区。其中，内保留区与粗糙表面区与中心保留区邻接。藉由内保留区、外保留区与粗糙表面区大小可调整载具膜的表面形状。

依照本发明的一优选实施例，基底更包含一圆形轨迹，而此圆形轨迹为使用本发明的砂纸以研磨载具膜时，载具膜的中心于基底上的运动轨迹。此外，内保留区位于圆形轨迹内侧，且径向地向基底的圆心扩展，而外保留区位于圆形轨迹外侧，且径向地向基底的周边扩展。

根据本发明的上述目的，提出一种化学机械研磨工艺，包括提供一载台，载台上并安装有经本发明的砂纸研磨后的载具膜。利用此载具膜承载一半导体晶片于载台上，并将安装有半导体晶片的载台，以半导体晶片朝下的方式反压在一研磨平台上。接着，旋转此研磨平台以研磨半导体晶片。藉由载具膜的优良表面形状，可使半导体晶片于研磨时所承受的压力大致均匀，进而使研磨后的半导体晶片拥有优选的研磨均匀度。

由上述可知，应用本发明的砂纸将可稳定制造出表面剖面形状优良的载具膜。此外，半导体晶片若经使用此载具膜的化学机械研磨工艺研磨后，其将获得研磨均匀的表面。再者，应用本发明的砂纸所制造出的载具膜拥有较长的使用寿命。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，对附图的详细说明如下：

第1图是图示依照本发明的砂纸的一优选实施例的俯视图；

第2图是图示本发明的砂纸的一优选实施例，其用以研磨载具膜时的侧视图；以及

第3图是图示应用本发明的砂纸以研磨载具膜后，载具膜的剖面轮廓图。

具体实施方式

本发明的优选实施例将在随后被详细地讨论。然而，值得注意得是，本发明提供了许多可实行的概念，并且可以根据特定的组合变化实现此概念。以下所讨论的几个实施例仅仅是以特定的方式来阐述本发明的使用与制造，且此实施例并不限制本发明的范围。

参照第1图，其图示了依照本发明的砂纸的一优选实施例的俯视图。此砂纸100包含一圆形基底120、一中心保留区150与多个研磨区200(如第1图中虚线部分)。其中，中心保留区150与多个研磨区200均位于圆形基底120上，且中心保留区150为平坦表面。研磨区200包含一内保留区210、一外保留区220与一粗糙表面区230。在本实施例中，砂纸100包含十六个相同大小的研磨区200，且放射状地平分于圆形基底120上除中心保留区150以外的区域(换言之，研磨区200的周边240、250位于将圆形基底120十六等分的等分线上)。但只要不违背本发明的精神，砂纸亦可包含更多或更少的研磨区。粗糙表面区230包含多个研磨颗粒，用以研磨载具膜。在一实施例中，中心保留区150为圆形，且位于基底120中心。

圆形基底120包含一圆形轨迹110，其中圆形轨迹110位于圆形基底120上。此外，研磨区200的内保留区210位于圆形轨迹110内侧，而研磨区200的外保留区220位于圆形轨迹110外侧。

研磨区200的内保留区210自圆形轨迹110与研磨区200的周边240的交点260径向地向内扩展，且与中心保留区150的周边邻接。内保留区210的形状则由圆形轨迹110径向地向内扩展至需要的大小，使用者可通过内保留区210的大小来调整载具膜的表面形状与剖面深度。当内保留区210的面积越大，则研磨区200中的粗糙表面区230面积相对越小，以此研磨载具膜后的剖面深度会越浅。此外，内保留区端点212、214位于研磨区200内侧周边270上。其中，内保留区端点212优选地位于研磨区200周边240与内侧周边270的交点上，且内保留区端点214优选地位于研磨区200的周边240与周边250沿着内侧周边270的中心点上。在一实施例中，研磨区200的内侧周边270与中心保留区260的周边重迭。

研磨区200的外保留区220的形状由圆形轨迹110径向地向外扩展至需要的大小，使用者可通过外保留区220的大小以调整载具膜的表面形状与剖面深度。当外保留区220的面积越大，则研磨区200中的粗糙表面区230面积相对越小，以此研磨载具膜后的剖面深度会越浅。再者，外保留区220自圆形轨迹110与研磨区200的周边240的交点260径向地向外扩展，且此外保留区220扩展至研磨区200的外侧周边280。此外，外保留区端点222、224位于外侧周边280上。其中，外保留区端点222优选地位于研磨区200的周边240与外侧周边280的交点上，且外保留区端点224优选地位于研磨区200的周边240与周边250沿着外侧周边280的中心点上。

参照第2图，其绘示本发明的一优选实施例，其用以研磨载具膜时的侧视图。首先，将安装有载具膜300的载具膜载台400以载具膜300的膜面向下的方式反压于一已放置砂纸100的平台上，且载具膜载台400的另一端转动地连接于一机台500上。接着，旋转平台以利用砂纸100研磨载具膜300。在一优选实施例中，旋转平台的转速为每分钟35至40转，研磨时间为2至3分钟。砂纸100的粗糙表面区230的研磨颗粒优选地为60微米。在另一实施例中，在以砂纸100处理载具膜300后，还可制备另一具有不同粗糙度的砂纸，例如研磨颗粒为50微米，将其制作成与砂纸100相同的图案，然后再利用此砂纸来修饰载具膜300的表面。

其中，圆形轨迹110为使用第1图的优选实施例的砂纸100以研磨载具膜300时，载具膜300的中心于圆形基底120上的运动轨迹。因此，载具膜300的中心于研磨时接受研磨时间最长，也就可以确保载具膜300的中心较边缘低，使载具膜300拥有优选的表面形状及剖面深度。如第3图所示，藉由本发明的方法来处理载具膜，可控制加工后的剖面深度，并得到一左右对称的表面形状。

参照第3图，其图示经本发明的优选实施例的载具膜研磨砂纸研磨后的载具膜表面剖面形状，其为对载具膜中央对称的圆弧曲线，例如点B与点D为等高。此外，载具膜中央C约较边缘A、E低4微米至5微米。

在之后的化学机械研磨工艺中，可利用已处理载具膜的载台来承载一半导体晶片，并将半导体晶片以上表面朝下的方式反压于一研磨平台上。然后，旋转研磨平台以研磨半导体晶片。通过载具膜优良的表面形状，使半导体晶片在化学机械研磨工艺中所承受的压力大致均等，进而使研磨后的半导体晶片拥有优选的表面研磨度。

由上述本发明优选实施例可知，应用本发明的砂纸研磨后的载具膜将拥有优选的表面剖面形状，且此载具膜也将拥有较长的使用寿命。此外，若将此表面剖面形状优良的载具膜应用于后续化学机械研磨工艺中，则经由此化学机械研磨工艺研磨后的半导体晶片将拥有优选的表面研磨均匀度。

虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用来限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的修改与变化，因此本发明的保护范围当以权利要求所限定的范围为准。

附图中符号说明

100：砂纸                120：圆形基底

200：研磨区              212：内保留区端点

220：外保留区            224：外保留区端点

240：周边                260：交点

280：外侧周边            400：载具膜载台

A：载具膜边缘            C：载具膜中央

E：载具膜边缘            110：圆形轨迹

150：中心保留区          210：内保留区

214：内保留区端点        222：外保留区端点

230：粗糙表面区          250：周边

270：内侧周边            300：载具膜

500：机台                B：点

D：点

Claims (20)

1.一种砂纸，用以研磨一载具膜，且该载具膜在化学机械研磨工艺中承载半导体晶片，该砂纸至少包含：

一基底，具有一圆形轨迹；

一中心保留区，位于该基底的中心；以及

多个研磨区，该些研磨区放射状地配置于该基底上，且与该中心保留区相邻接；

其中，每一该些研磨区包含：

一内保留区，位于该基底的该圆形轨迹内侧，并邻接于该中心保留区；

一外保留区，位于该基底的该圆形轨迹外侧；以及

一粗糙表面区，位于该基底上，邻接于该内保留区与该外保留区，用以研磨该载具膜。

2.如权利要求1所述的砂纸，其中该内保留区的形状由该圆形轨迹径向地向该基底的一中心扩展。

3.如权利要求2所述的砂纸，其中每一该些研磨区包含一中心保留区周边，该中心保留区周边位于每一该些研磨区与该中心保留区的交界处，且该内保留区与该粗糙表面区均分该中心保留区周边。

4.如权利要求1所述的砂纸，其中该圆形轨迹为使用该砂纸以研磨该载具膜时，该载具膜的一中心于该基底上的一运动轨迹。

5.如权利要求1所述的砂纸，其中该外保留区的形状由该圆形轨迹径向地向该基底的一周边扩展。

6.如权利要求5所述的砂纸，其中该外保留区与该周边邻接。

7.如权利要求1所述的砂纸，其中该中心保留区的形状为圆形。

8.如权利要求1所述的砂纸，其中每一该些研磨区的大小相等。

9.一种化学机械研磨装置，该装置至少包含：

一载台，连接于一旋转机台；

一载具膜，安装于该载台之上并承载一晶片，其中该载具膜以一砂纸处理该载具膜的表面，且该砂纸包含一基底、一中心保留区，配置于该基底的中心、以及多个研磨区，放射状配置于该基底上并与该中心保留区相邻接；以及

一研磨平台，相对于该载台，用以研磨该晶片表面。

10.如权利要求9所述的装置，其中该基底包含一圆形轨迹，且每一该些研磨区包含：

一内保留区，位于该基底的该圆形轨迹内侧，并邻接于该中心保留区；

一外保留区，位于该基底的该圆形轨迹外侧；以及

一粗糙表面区，位于该基底上，邻接于该内保留区与该外保留区，用以研磨该载具膜。

11.如权利要求10所述的装置，其中该内保留区的形状由该圆形轨迹径向地向该基底中心扩展。

12.如权利要求11所述的装置，其中每一该些研磨区包含一中心保留区周边，该中心保留区周边位于每一该些研磨区与该中心保留区的交界处，且该内保留区与该粗糙表面区均分该中心保留区周边。

13.如权利要求10所述的装置，其中该外保留区的形状由该圆形轨迹径向地向该基底的一周边扩展，且与该周边邻接。

14.如权利要求9项所述的装置，其中该中心保留区的形状为圆形。

15.如权利要求9项所述的装置，其中每一该些研磨区的大小相等。

16.一种化学机械研磨工艺，该工艺至少包含：

处理一载台上的一载具膜；

利用该载台承载一半导体晶片，并使该半导体晶片的一上表面朝下，反压于一研磨平台；以及

研磨该半导体晶片的该上表面；

其中处理该载台上的该载具膜的方法包含使用一砂纸研磨该载具膜承载该半导体晶片的表面，且该砂纸具有一基底、一中心保留区，配置于该基底的中心、以及多个研磨区，放射状配置于该基底上并与该中心保留区相邻接。

17.如权利要求16所述的工艺，其中该基底包含一圆形轨迹，且每一该些研磨区包含：

一内保留区，位于该基底的该圆形轨迹内侧，并邻接于该中心保留区；

一外保留区，位于该基底的该圆形轨迹外侧；以及

一粗糙表面区，位于该基底上，邻接于该内保留区与该外保留区，用以研磨该载具膜。

18.如权利要求17所述的工艺，其中该圆形轨迹为使用该砂纸以研磨该载具膜时，该载具膜中心于该基底上的一运动轨迹。

19.如权利要求16所述的工艺，其中每一该些研磨区的大小相等。

20.如权利要求16所述的工艺，其中处理该载台上的该载具膜的方法更包含使用另一砂纸研磨该载具膜，且该另一砂纸与该砂纸具有不同的粗糙度。

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