TWI237587B - Novel finishing pad design for multidirectional use - Google Patents

Description

1237587 五、發明說明（1) 本發明之領域 本發明大致上係有關於積體電路之製造，尤其是有關在 積體電路製造前半導體晶片表面之準備，一般亦被稱為平 面化。 本發明之背景

用於製造積體電路的半導體晶片（或僅稱晶片）在實際製 成積體電路的過程之前及當中須要特別的平坦和滑順。該 晶片之所以要十分地平坦和滑順是為了增加增加晶片的產 量，例如將位於晶片上所創造的的質優積體電路數量設計 到最大。如果晶片是用於非平面化方式製造積體電路，那 麼它的不平坦或，有凹槽、裂痕或擦傷就很可能導致大量 不良的積體電路。 該晶片通常從大的半導體材料鑄塊當中鋸下來，然後在 磨光輪或磨光帶上將它磨平及磨光。在晶片上製造積體電 路的過程當中，有幾種材料沈積於晶片上，這其中有些材料 必須加以移除。這些材料的移除可依先後順序的步驟進 行，例如磨光。

依材料以及/或該步驟的需要，這些晶片先由第一個具 備相當粗糙研磨的表面（或帶子）磨光，再由第二個磨輪（或 帶子）比較細的研磨表面。該經片可能要經過幾次磨平和 磨光的步驟，視其對平坦和光滑的須要程度。 在每次磨平和磨光的步驟之間，該晶片通常要被移送到 不同的磨平/磨光站，並以化學藥劑清潔和處理。該晶片之

第5頁 1237587 五、發明說明（2) 所以要被移送到不同的磨平/磨光站是因為不同的步驟無 法由（或在）單一的站執行，而該晶片由化學藥劑清潔和處 理是要減少晶片表面不宜的變化，例如晶片因曝露於氧氣 當中而產生氧化，以及任何可能累積在晶片表面的不純物 質。該晶片的移送和清潔導致積體電路生產的遲滯和整體 成本的增加。此外，晶片在各站的移出和移入也增加了晶 片損壞的或然率。 因此，在半導體晶片的磨平和磨光時，能將移動及清潔減 到最少的方法及裝置乃成為需要。

本發明之概要 一方面，本發明提供一個研磨墊使用於半導體晶片平面 化，計包含一個研磨墊表面、一系列形成於該研磨墊表面 的多面附屬物，其中每個多重面附屬物的一個面經安排與 研磨墊之移動方向垂直，而且在其中每個多面附屬物均具 有研磨表面的性質，且每個單一多面附屬物均具有不同的 研磨屬性。

在另一方面，本發明所提供半導體晶片平面化之方法，其 步驟包含了移動一個具有一系列於第一方向的多面附屬物 的研磨墊、將半導體晶片施加於移動的研磨墊、移動位於 第二方向的研磨墊、然後將半導體晶片施加到移動的研磨 墊上。 本發明能提供許多優點。例如，運用本發明之較佳具體 實施例可減少或完全消除半導體晶片在磨平和磨光站間移

第6頁 1237587 五、發明說明（3) 動的需要，因此加速了積體電路的製造速度。 而且，運用本發明之較佳具體實施例減少了準備半導體 晶片之磨平和磨光站所須的數量。這樣一來就減少了準備 半導體晶片相關的成本以及製造積體電路的整體成本。 此外，運用本發明之較佳具體實施例減少了半導體晶片的 實質操作和移動。由於操作晶片的次數減少，晶片受損的 機會也隨之減少。 圖釋具體實施例之詳細敘述 各種實施例的作成和運用詳細討論於下。不過，值得感 激的是本發明提供了許多可應用並具創造性的概念，它可 以在廣泛的各種特定項目裡加以具體化。這些經討論特定 的具體實施例只是用於製作和使用本發明之特定方法的說 明，而不致限制本發明之範圍。 現在參考圖1 a和1 b，該圖面說明了先前技法碟狀半導體 晶片之磨平器和磨光器的上視圖以及一個表面磨光碟之先 前技法的詳細圖。磨光碟之使用是以單一方向將半導體晶 片平面化。半導體晶片的平面化係有關將半導體晶片磨 平，然後將半導體晶片的兩面當中至少一個表面磨光至接 近鏡子一般的表面加工。 該磨光碟（例如：磨光碟1 0 5)以順時針或逆時針的任何一 個方向轉動，而一個半導體晶片（例如：半導體晶片1 1 0)壓 向該磨光碟1 0 5。該磨光碟1 0 5可能有一研磨的外層，或者 它可能帶有研磨的物質。例如，該磨光碟1 0 5可能有一研磨

1237587 五、發明說明（4) 〜^_ 1層以永久的型怨鋪設於其上，或者是研磨的 言或泥椠倒於磨光碟105上以便使它有研磨的性μ貝例如將 =’:。磨光碟105可以設計成讓研磨物質自磨〜。碟另… 將半導體晶片110壓向該磨光碟1〇5舉 :該半導體晶片"〇磨卜磨光的程度須視：磨致物研 將半導體晶片110壓向磨光碟105的壓力 貝的研 曰二U。在磨光碟105施力的時間長自、 +導體 速度而定。 υ3轉動的 因為該研磨外層（或研磨膏/ 個磨光碟m的表U的”“yw二W越整 雖：該磨光碟m所含的外層可能在其表面上不合二的是 二研f程度，但是由於該磨光碟1〇5的轉動致曰有元王 有同樣程度的研磨品質。 使匕具備 圖lb顯示磨光碟！ 〇5 一個可能的設計。該設 :物質例如研磨膏或研磨泥，它可以在 二： =設。，碟105有一系列的凹槽(例如：凹 匕可以用來固定磨光碟105上的研磨物曰二 差，、。此呈異棱供了保留不同研斤 期望的最後研磨品質。#著連續施加磨生以=所 1 ° L的Λ磨去品質可以在整個研磨作業當中加以維，持 現在參考圖2u2b，這些圖樣說明帶狀半導體晶片磨平

第8頁 1237587 、發明說明（5) 二2磨光器主要技法之上視圖，以及磨光帶表面的具體實 】主要技法之詳細圖。磨光帶（例如：磨光帶2 0 5 )在一 如滚、輪*上轉動（未顯示）。然後一個半導體晶片壓向（例 σ ·_半導體晶片2 1 0 )經壓向磨光帶2 〇 5。正如磨光碟（圖1 a) 所不之狀況，該磨光帶2 0 5可能會有一研磨外層永久地鋪設 於其上，或者它可能有研磨物質如膏或泥倒在該磨光帶2 〇 5 卜 〇 〇 力一種方式，該磨光帶2 〇 5可能設計成讓研磨物質自磨 光帶2 0 5本身產生。 圖2b顯示磨光帶2 〇 5 —個可能的設計。該設計利用一個 研磨物質例如研磨膏或研磨泥以便提供該研磨品質。 遠磨光碟1 〇 5有一系列的凹槽（例如：凹槽2 3 〇 )，它可以在 磨光帶2 0 5上的研磨物質移動時用來固定它。沿著磨光帶 205表面之不同的凹槽230為磨光帶205提供一個類似於磨 光碟1 0 5 (圖1 b)型態的最後期望研磨品質。 雖然，對於磨光碟105 (圖lb)和磨光帶（圖2b)的兩個不同 之具體實施例具有不同型態的凹槽針對磨光碟和磨光帶立 即接觸的區域有效地提供不同研磨品質，但由於磨光碟和 磨光帶的快速轉動使得磨光的表面具備同均一同質的研磨 品質。因此，為了達成不同的研磨品質，該磨光碟和磨光帶 必須由具有不同的磨光品質之磨光碟/帶所取代。 另 方式疋σ亥半導體晶片必須移動到不同的磨光帶/ 碟。該半導體晶片的移動增加了該半導體晶片發生損壞的 或然率，因此而破壞了該半導體晶片。此外，在半導體晶片 移動的時候，它先前磨光的表面曝露於大氣當中，亦即曝露

1237587 五、發明說明（6) 於氧氣（它使得磨光表面氧化）以及其他污染物（它們可能 減少半導體晶片之產量）。因此，半導體晶片必須在每次 移動之後加以清潔。該增加的清潔步驟使得生產程序慢下 來並且增加了成本。 現在參考圖3，該圖說明了一磨光帶（或碟）3 0 5的一部分 3 0 0之橫斷面。根據本發明之較佳具體實施例，其中的該磨 光表面具有數個磨光表面。要注意的是圖3所顯示的斷面 圖也可以應用於磨光碟。圖3所示之該磨光帶3 0 5有一系列 的三角脊被導向與皮帶移動的方向垂直。例如圖3所示， 磨光帶305移動的方向可以從左邊向右邊，也可以是從右邊 到左邊的方向。另一種方式，如果該橫斷面是得自磨光碟， 則該脊背線將從磨光碟的中心以幅射狀散佈出去，而其面 則係垂直於磨光碟的角度運動。 每個脊背例如脊背3 0 6有兩個磨光表面.第一磨光表面 3 1 0有第一個特定的第一研磨性質，第二個磨光表面3 1 5則 有第二個研磨特性。較佳的狀況是製成該脊背的材料應有 彈性，它能在負荷之下變形，但是在負荷除去之後彈回原來 的形狀。根據本發明之一較佳的實施例，兩個表面當中的 每一個各有不同的研磨性質。在磨光帶3 0 5中所呈現的其 他脊背也會有兩個磨光表面，每一個各有其研磨性質。根 據本發明之較佳實施例，每一個脊背的第一個磨光表面會 有相同的研磨性質，同理每個脊背之第二磨光表面也是一 樣。根據本發明之另一個較佳具體實施例，這些脊背向外 傾斜一個特定的角度以協助不同的磨光表面和半導體晶片

第10頁 1237587 五、發明說明（7) 之間的接觸面達到最大。這些脊背向外傾斜一個特定的角 度協助了半導體晶片和磨光表面之間產生接觸量方面的差 異。 雖然該磨光帶所呈現的是具有兩個磨光表面的脊背，磨 光帶有可能在其表面上有不同特徵的形狀，而這些形狀可 能已經存在超過兩個磨光表面。例如，磨光帶可能在其表 面上會有四方形的指狀物，而且在指狀物之表面上會有一 個不同的磨光表面，而每個磨光表面具備不同的研磨性 質。 當該磨光帶被帶動旋轉時，面半導體晶片的磨光表面隨 著轉動的方向而改變。例如，如果磨光帶305從從右邊向左 變轉，則第一磨光表面3 1 0就會面半導體晶片，而第二磨光 表面315就不會面半導體晶片。圖4a及4b就說明了這種特 性。 根據本發明的較佳實施例，一個研磨泥漿在半導體晶片 的平面化之前被沈積到磨光表面上。在許多狀況下，研磨 泥漿與三角脊的結合給半導體晶片提供了平面化所須要的 研磨性。 根據本發明的另一個較佳實施例，在磨光表面改變方向 之前，額外的研磨泥漿被沈積於磨光表面上。該額外的研 磨泥漿與第一次沈積於磨光表面上的研磨泥漿可能有一致 的特性以便用來更新磨光表面上的泥漿。另一種方式，該 額外的研磨泥漿與第一次沈積於磨光表面上的研磨泥漿可 能有不相同的特性。

第11頁 1237587 五、發明說明（8)

現在參考圖4a，該圖說明具有三角脊之磨光帶（或碟）的 斷面圖，根據本發明之一較佳實施例當磨光帶從右向左轉 動的時候，在其中每個脊背有兩個磨光面4 1 0和4 1 5。如圖 4a所示，由於磨光帶405係自右往左轉動，以及當410半導體 晶片4 2 0被磨光帶壓著時，即該脊背在荷重下變形。該脊背 彎曲將第一磨光表面4 1 0曝露向半導體晶片。這種狀況發 生於當每個脊背移動到半導體晶片4 2 0之下時，以及當脊背 從半導體晶片移出時，該脊背會彈回其原來的形狀。要注 意的是雖然圖4 a顯示了 一個磨光帶，但若表面具備有脊背 的磨光碟也會有類似的動作。 現在參考圖4b，該圖說明了磨光面40 5之斷面圖，根據本 發明之較佳實施例，為該磨光帶從左到右的方向轉動。當 該磨光面4 0 5以相反方向轉動（相對於圖4 a所顯示），該脊背 以相反的位置變形並將第二磨光面4 1 5曝露於半導體晶片 42 0 °

圖4a和4b說明了 一個可以依著相對於半導體晶片方向轉 動而改變其研磨性質之磨光帶。此種磨光帶（或磨光碟）的 使用可以減少半導體晶片在平面化過程當中必須經過的各 種磨光站總數量。例如，在使用一般的磨光帶時，半導體晶 片通常是經過兩個磨光站，但運用本發明之較佳實施例可 以於執行平化過程當中經過單一的磨光站一次。在最初的 時候，該磨光帶會轉一個方向，例如從右到左。這樣一來會 把較粗糙的研磨面曝露向半導體晶片。該較粗糙的研磨面 迅速迅速將半導體晶片磨平。一旦半導體晶片被磨平到可

第12頁 1237587 五、發明說明（9) 以接受的程度，則磨光帶轉動的方向可以反過來。這樣一 來，就可以把比較細的研磨面曝露於半導體晶片。該較細 的研磨面會對半導體晶片進行研磨成鏡面般地表面處理。 圖4a及4b說明了 一個具有脊背的磨光帶，每一個脊背上有 兩個磨光表面。可以運用其他排列方法以便提供磨光帶 (或磨光碟）上不同的磨光面。例如，一系列的半圓（或其 它圓形）拱形及凹形，或者四方形牆（圖5 a)可以用來提供不 同的磨光表面。另一種方法是找一些纖維質料具備一磨光 面在其軸上而另一磨光面在其頂端上，這樣可供使用。 雖然本發明係以具體的實施例做參考加以說明，但此說明 並不無意帶有限制的推斷。對於已說明的具體實施例以及 本發明之其他具體實施例之可做各種修改及組合對於訓練 有素之人員在參考該該敘述時均係顯而易見的。因此，附 帶聲明事項包含任何該種修正或具體實施例。

第13頁 1237587 圖式簡單說明 圖1 a和1 b說明一個上視圖以及一個用於將半導體晶片平面 化的磨光碟之詳細圖； 圖2a和2b說明一個上視圖以及用於將半導體晶片平面化的 磨光帶之詳細等量圖； 圖3說明一個磨光帶之橫斷面圖根據本發明之較佳實施 例，該磨光帶係用於提供數個不同的研磨性質，依磨光帶移 動之方向而定； 圖4a及4b說明圖3顯示所使用的磨光帶係根據本發明之較 佳實施例以便提供不同的研磨性質；以及 圖5a-5c說明不同替代方案的具體實施例之磨光帶斷面圖， 該磨光帶提供不同研磨性質，視其移動的方向而定。 元件符號說明 105磨光碟 110、210、42 0半導體晶片 130、230凹槽 205、405磨光帶 415第二磨光面

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Claims (1)

1237587 六、申請專利範圍 1. 一種用於半導體晶片平面化的研磨墊，係包含： 一研磨墊表面； 一系列多面附屬物形成於研磨墊表面上，其中每個多面附 屬物具有與研磨墊的運動方向呈直角排列之一面，且其中 在多面附屬物當中的每一個面均有研磨的表面屬性，而一 單獨之多面附屬物的每個研磨表面屬性均具有不同的研磨 屬性的性質。

2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中有研磨泥漿沈積 於研磨墊表面上，且其中該研磨泥漿與研磨表面屬性相結 合以便將半導體晶片平面化。 3. 如申請專利範圍第2項之研磨墊，其中一個不同的研磨 泥漿被沈積於該研磨墊表面上以進一步改變研磨墊的研磨 屬性。 4. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中每個多面附屬物 均向外傾斜一個特定的角度。 5. 如申請專利範圍第4項之研磨墊，其中每個多面附屬物 也是以同一個方向傾斜。 6. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，該系列多面附屬物係 由具彈性的材料所形成。

7. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中關於該研磨墊之 單一移動方向成垂直方式排列的該系列多面附屬物的所有 面具有相同研磨性質之研磨表面。 8. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中研磨墊可以在兩個 相反方向當中的一個移動，而每一個多面附屬物均有一個

第15頁 1237587 六、申請專利範圍 三角形橫斷面。 9.如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該研磨墊可以在 兩個相反方向當中的一個移動，每一個多面附屬物有一個 半圓橫斷面，其第一磨光表面位於半圓的一部分上，而一個 第二磨光表面位於該半圓之第二部分上。 1 0.如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該研磨墊可以 在兩個相反方向當中的一個移動，而每個多面附屬物是一 個具有軸體和端點的圓柱形軸。

11.如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該研磨墊是一個 磨光帶，且其中該系列多面附屬物是以線性的方式排列而 垂直於磨光帶的移動軸。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之研磨墊，其中每一個多面附 屬物是具有兩個面的三角脊，且其中一第一面係被排列面 向一第二面之相反方向。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之研磨墊，其中該研磨帶可以 在兩個相反方向當中的一個移動，且其中當該研磨帶於一 第一方向移動時，每個多面附屬物只有一第一磨光表面是 面對半導體晶片，且其中，當該磨光帶於一第二方向移動 時，每個多面附屬物只有一第二磨光表面是面對半導體晶

14.如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該研磨墊是一個 磨光碟，且其中該系列多面附屬物是以源自磨光碟的中心 之幅射狀形式排列而垂直於磨光碟之轉動方向。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之研磨塾，其中每個多面附屬

第16頁 1237587 六、申請專利範圍 物是具有兩個面的三角脊，且其中第一面所面對的方向與 第二面相反。 1 6.如申請專利範圍第1項之研磨墊，該磨光碟可以在兩個 相反的方向當中的一個轉動，而其中當該磨光碟於第一方 向轉動的時候，每個多面附屬物只有第一磨光表面是面對 半導體晶片，且在其中，當該磨光帶於第二方向移動時，每 個多面附屬物只有第二磨光表面是面對半導體晶片。 1 7. —種將半導體晶片平面化的方法，係包含：

使具有一系列多面附屬物的研磨墊於第一方向移動； 將該半導體晶片施加到移動中的研磨墊； 使研磨墊於第二方向移動；以及 將該半導體晶片施加到移動中的研磨墊。 1 8.如申請專利範圍第1 7項之方法，進一步包含在研磨墊 於第一方向移動之前施用第一研磨泥漿的步驟。 19.如申請專利範圍第1 8項之方法，進一步包含在研磨墊 於第二方向移動之前施用第二研磨泥漿的步驟。 2 0 ·如申請專利範圍第1 9項之方法，其中第一與第二研磨 泥漿有不同的屬性。

2 1 .如申請專利範圍第1 9項之方法，其中第一與第二研磨 泥漿有相同的屬性。 2 2 .如申請專利範圍第1 7項之方法，其中每個多面附屬物 上之面係垂直於研磨墊的第一和第二移動方向。 2 3 ·如申請專利範圍第1 7項之方法，進一步包含： 在第一施用步驟之後，自研磨墊移去半導體晶片；以及

第17頁 1237587 六、申請專利範圍 在移去半導體晶 24.如申請專利 帶，而第一與第. 2 5.如申請專利 磨光碟，而第一 2 6.如申請專利 步驟之壓力大小 後第 之圍 片範 光 磨 個 一 是 塾 磨 。研 止該 停 墊 光 磨 將 法 方 之 項 對 相 性 線 呈 目 才 互 是 向 方 個 一 是 塾 磨 研 該 中 其 法 方 之 項 7 ΊΧ 第 圍 範 用 施變 二改 。第而 對^度 度 化 角申面 呈#平 相法之 互方須 是之所 向項依 方17可 二第間 第圍期 與範和

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