CN1628935A - 一种高压研磨器具 - Google Patents

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黄文忠
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Abstract

本发明提供一种高压研磨器具及其使用方法，利用一种具有高压喷嘴的整理器喷出溶液对研磨垫进行调节，避免了现有工艺中为使研磨垫有较好状态，需施加一较大的作用力于钻石整理器，导致晶片表面损伤与钻石整理器的消耗，本发明还可配合现有的工艺设备设计来使用，并且使用方便。

Description

一种高压研磨器具
技术领域
本发明涉及一种研磨设备及其使用方法，尤其涉及一种高压研磨器具及其使用方法，其能够将研磨垫中的杂质沉积物轻易地去除，且能够避免现有工艺中使用钻石整理器所造成的晶片损伤。
背景技术
由于半导体VLSI工艺技术越来越精密，芯片上单位面积所能制作的晶体管数量越来越多，而芯片的表面也随之变的上下凹凸不平，这将导致后面的工艺如薄膜沉积、光刻或者干式蚀刻难度增加，此时需利用化学机械研磨技术(Chemical Mechanical Polishing，CMP)，来使晶片表面平坦，使后面的工艺能有效进行。
CMP工艺是用表面布满研磨粒的研磨垫对表面凹凸不平的芯片，利用化学助剂，以化学反应和机械式研磨等双重的作用，来进行晶片表面的平坦化处理，但是长时间使用之后，将会导致研磨垫表面使研浆流到芯片表面的通路(channel)上，使去除研磨颗粒的能力下降，现有的工艺解决这一问题的办法是，在下一芯片进行表面研磨前，对研磨垫表面进行一所谓的调节化工艺(conditioning)，即使用一钻石制圆盘(diamond disk)来对研磨垫进行机械式摩擦(abrading)，使研磨下来的二氧化硅从研磨垫上去除，但是其缺点是钻石为一种脆性材料，如果要获得很好的去除能力，就必须要用较大的作用力(Down Force)与较尖锐的钻石，这时就容易使钻石断裂或脱落，从而造成芯片严重的刮伤，成本的增加等不良后果。
本发明针对上述问题而提出一种高压研磨器具，不仅可以轻易地将沉积于研磨垫片中的物质如二氧化硅去除，同时又不会像传统的钻石研磨盘因需要有较好的去除能力而造成钻石断裂或脱落，进而降低芯片在这一工艺中被刮伤的可能，并延长钻石研磨盘的寿命。
发明内容
本发明的主要目的，是提供一种高压研磨器具及其使用方法，能够将沉积于研磨垫中的物质去除。
本发明的另一目的，是提供一种高压研磨器具及其使用方法，能够避免现有工艺中因需要较强的去除能力而造成钻石研磨盘上的钻石断裂或脱落的情况。
本发明的再一目的，是提供一种高压研磨器具及其使用方法，能够降低因钻石研磨盘上的钻石断裂，而导致晶片表面刮伤的可能性。
本发明的又一目的，是提供一种高压研磨器具及其使用方法，能够延长钻石研磨盘的使用寿命。
本发明的又一目的，是提供一种高压研磨器具及其使用方法，能够配合现有工艺设备设计来使用，而且使用方便。
为达到上述目的，本发明的方案为：一种高压研磨器具，包括一个具有一研磨垫的研磨平台；一位于该研磨平台上的研磨液供给器，用以供应研磨液至该研磨垫；一位于该研磨平台上的旋转晶片载具，用来固定并旋转晶片，并使该晶片表面与该研磨液和该研磨垫接触，以进行化学机械研磨；以及一位于该研磨平台上的整理器，它与该研磨垫的相对面上有若干个高压喷嘴，完成该晶片研磨后，由该高压喷嘴喷出溶液对研磨垫进行表面调节。
本发明的另一方案为一种高压研磨器具的使用方法，包括有下列步骤：将一研磨垫固定于一研磨平台上；将一晶片置于该研磨垫上，使其表面与该研磨垫接触；由一研磨液供应器在该研磨垫上加入研磨剂，进行化学机械研磨，直到到达所需的研磨程度为止；将一个与该研磨垫相对面上有若干个高压喷嘴的整理器置于该研磨垫上，由这若干个该高压喷嘴对该研磨垫喷出溶液，进行研磨垫表面调节。
以下结合实施例及附图对本发明做进一步描述。
附图说明
图1为本发明的装置示意图；
图2为整理器的喷嘴设计的上视图；
图3为本发明一较佳实施例示意图；
图4为本发明应用于现有具有钻石研磨设备的一较佳实施例示意图；
图5为本发明应用于现有具有钻石研磨设备时将整理器与钻石整理器安装一起时的一较佳
实施例示意图；
图6为本发明应用于现有具有钻石研磨设备时将整理器与研磨液供给器安装一起时的一较佳实施例示意图；
图标说明：
10研磨平台；                       12研磨液供应器；
14旋转晶圆载具；                   16整理器；
18研磨垫；                         20晶片；
22高压喷嘴；                       24钻石整理器；
具体实施方式
本发明可被广泛地应用到半导体工艺中的CMP(chemical mechanical polish)工艺，来进行许多不同工艺后的平坦化处理。
图1为本发明的装置示意图，包含一研磨平台10、一位于研磨平台10上方的研磨液供给器12、位于研磨平台l0上的一旋转晶片载具14和一可上下移动并自由转动的整理器16，其中研磨平台10上有一个布满研磨颗粒和化学助剂的研磨垫18，研磨液供给器12供应研磨液至研磨垫，而旋转晶片载具14将晶片(wafer)20吸附至其底部，使晶片20的研磨面朝向研磨垫18，并使晶片表面20与研磨液和研磨垫18接触，来进行化学机械研磨，整理器16于与研磨垫18的相对面上有若干个对称且角度可于90°至5°调整的高压喷嘴22，如图2所示，在完成晶片20研磨后，由喷嘴22喷出纯水或化学溶液将研磨垫18表面所附着的残留物清除，即所谓的调节(conditioning)，喷嘴22的角度与其将溶液喷出的压力设定可随工艺需要进行调整。
当使用本发明来进行芯片的化学机械研磨工艺时，如图3所示，首先晶片由旋转晶片载具14自背面抓住，使其正面朝向研磨垫18，适当的研磨液由研磨液供给器12注入到研磨垫18与晶片表面之间，利用旋转晶片载具14将晶片压在研磨垫18上后朝一定的方向旋转的力量(图中以一箭头来表示其运动方向)及研磨液与晶片表面的作用进行研磨，使化学反应和机械式研磨同时进行，当经过一段时间使用后，研磨垫18表面将光滑化(glazing)，使得研磨液流到晶片表面的通路(channel)和去除研磨颗粒的能力下降，因此在进行下次研磨前，利用整理器16对研磨垫18进行表面调节，整理器16在研磨垫18表面朝一定的方向旋转并向左右移动(图中以箭头表示其运动方向)，并由高压喷嘴22喷出纯水或化学溶液，使研磨垫20表面恢复到研磨前的状态，因为高压喷嘴22可以做角度介于5°至90°的变化，因此可根据工艺的需要，对喷出液体的角度与强度进行调节。
本发明适用于现有钻石整理器24的设备设计，在现有的设备上再加入一整理器22，如图4所示，这样，可不必如现有工艺需施加一较大的应力来获得较好的去除效果，从而延长钻石砂轮的寿命。
在这种设备上实施本发明，也可以使整理器16与钻石整理器24一起工作，如图5所示，此时整理器16的运动方式与钻石整理器24相同，或者也可将整理器16依附设计于研磨液供给器12，如图6所示，整理器16与研磨液供给器12将以左右移动的方式工作。
综上所述，本发明为一种高压研磨器具及其使用方法，其利用一整理器来进行研磨垫表面调节，可以轻易将沉积于研磨垫片中的杂质去除，避免了现有工艺中钻石断裂与刮伤芯片的情况。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，因此不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (18)

1、一种高压研磨器具，其特征在于，包括：
一研磨平台，上面有一研磨垫；
一研磨液供给器，位于该研磨平台上，用以提供研磨液至该研磨垫；
一旋转晶片载具，位于该研磨平台上，用以固定并旋转晶片，并使该晶片表面与该研磨液和该研磨垫接触，以进行化学机械研磨；
一整理器，位于该研磨平台上，与该研磨垫的相对面上有若干个高压喷嘴，在完成该晶片研磨后，由该高压喷嘴喷出溶液对研磨垫进行表面调节。
2、根据权利要求1所述的一种高压研磨器具，其特征在于，所述溶液可以为纯水。
3、根据权利要求1所述的一种高压研磨器具，其特征在于，该高压喷嘴与该研磨垫间的角度可介于90°至5°的变化。
4、根据权利要求1所述的一种高压研磨器具，其特征在于，该高压喷嘴的排列为对称状排列。
5、根据权利要求1所述的一种高压研磨器具，其特征在于，该整理器可上下左右移动。
6、根据权利要求1所述的一种高压研磨器具，其特征在于，该整理器可旋转。
7、根据权利要求1所述的一种高压研磨器具，其特征在于，该整理器可以搭配一钻石整理器。
8、根据权利要求7所述的一种高压研磨器具，其特征在于，该整理器可与该研磨液供给器配置一起。
9、根据权利要求7所述的一种高压研磨器具，其特征在于，该整理器可与该钻石整理器配置一起。
10、一种高压研磨器具的使用方法，其特征在于，包括：
将一研磨垫固定于一研磨平台上；将一晶片置于该研磨垫上，使其表面与该研磨垫接触；
由一研磨液供应器在该研磨垫上加入研磨剂，进行化学机械研磨，直到到达所需的研磨程度为止；
将一整理器置于该研磨垫上，该整理器与该研磨垫相对面上有若干个高压喷嘴，由这些高压喷嘴对该研磨垫喷出溶液，进行研磨垫表面调节。
11、根据权利要求10所述的一种高压研磨器具的使用方法，其特征在于，该高压喷嘴与该研磨垫间的角度可介于90°至5°的变化。
12、根据权利要求10所述的一种高压研磨器具的使用方法，其特征在于，该溶液为纯水。
13、根据权利要求10所述的一种高压研磨器具的使用方法，其特征在于，该高压喷嘴的排列为对称状排列。
14、根据权利要求10所述的一种高压研磨器具的使用方法，其特征在于，该整理器可上下左右移动。
15、根据权利要求10所述的一种高压研磨器具的使用方法，其特征在于，该整理器可旋转。
16、根据权利要求10所述的一种高压研磨器具的使用方法，其特征在于，该整理器可以搭配一钻石整理器来进行研磨垫表面调节。
17、根据权利要求16所述的一种高压研磨器具的使用方法，其特征在于，该整理器可与该研磨液供给器配置一起。
18、根据权利要求16所述的一种高压研磨器具的使用方法，其特征在于，该整理器可与该钻石整理器配置一起。
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