專利名稱：半導(dǎo)體晶片拋光漿料供應(yīng)量的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將半導(dǎo)體晶片表面拋光平整的方法以及一種用于執(zhí)行上述拋光方法的裝置。
半導(dǎo)體器件的集成電路襯底的制造過程一般都含有用于對(duì)內(nèi)層絕緣膜、布線膜等進(jìn)行平整的過程。在該平整過程中采用了一種專用技術(shù)，通常被稱為化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。
隨著半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)尺寸的縮減，各個(gè)電路圖形都必須很小，因而就需要各類對(duì)準(zhǔn)器都具有高的分辨率。但是，對(duì)準(zhǔn)器分辨率的提高會(huì)導(dǎo)致其聚焦深度的變小。因此，為了將電路圖形以高分辨率轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體晶片上，半導(dǎo)體晶片的表面就得非常平整，不能有一點(diǎn)凹凸不平。
利用CMP技術(shù)的半導(dǎo)體晶片拋光工作是按照以下方式來進(jìn)行的。首先，由聚氨酯泡沫制成的拋光墊被固定在一個(gè)硬拋光臺(tái)上，待拋光的半導(dǎo)體晶片被一固定頭固定在某個(gè)位置上。然后，半導(dǎo)體晶片被壓向拋光墊并被按一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。在此階段中，以滴出的方式從一漿料供應(yīng)噴嘴向拋光墊的表面上供給拋光漿料，以對(duì)半導(dǎo)體晶片的表面進(jìn)行拋光。
但是，利用這種方法，盡管拋光漿料被從一個(gè)單漿料供應(yīng)噴嘴供給，并滴在拋光墊的徑向中心區(qū)域上，但漿料并不能擴(kuò)散到半導(dǎo)體的整個(gè)表面，這樣就不能使半導(dǎo)體的表面得到均勻和平坦的拋光。另外，為了將拋光漿料均勻地?cái)U(kuò)散到半導(dǎo)體的整個(gè)表面，就需要供應(yīng)大量的拋光漿料。但是，這樣會(huì)導(dǎo)致拋光漿料的消耗量的增加，從制造成本的角度來看是人們所不希望的。
在日本專利未決公開No.70465/99中披露了一種用于解決上述問題的典型拋光裝置。該拋光裝置配備了一個(gè)具有多個(gè)開口的噴射裝置，這些開口沿拋光墊的半徑方向并排排列。處于噴射或飛濺情況的拋光漿料通過噴射裝置的多個(gè)開口被徑向地噴向拋光墊的整個(gè)表面，從而使拋光漿料進(jìn)入并從拋光墊內(nèi)的細(xì)微小孔中被擠出。然后，半導(dǎo)體晶片在減小速度的情況下得到拋光，以獲取均勻的半導(dǎo)體晶片拋光表面。
在上述拋光裝置中，盡管拋光漿料可被均勻平坦地供應(yīng)給拋光墊的表面，但半導(dǎo)體晶片的徑向中心區(qū)域與拋光墊的接觸時(shí)間顯然不同于半導(dǎo)體晶片的徑向上最外層區(qū)域和拋光墊的接觸時(shí)間。所以，該公知的拋光裝置將會(huì)遇到這樣一種問題，即，即使拋光漿料被均勻地供應(yīng)給半導(dǎo)體晶片，也很難在半導(dǎo)體晶片的整個(gè)表面上獲得均勻的拋光量。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種能夠在減少拋光漿料消耗量的同時(shí)對(duì)半導(dǎo)體晶片的表面內(nèi)部進(jìn)行均勻拋光的方法和裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一種根據(jù)本發(fā)明的用于拋光半導(dǎo)體晶片的裝置含有至少一個(gè)漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，用于向處于半導(dǎo)體晶片的外緣區(qū)域與中心區(qū)域之間的中間位置和中心區(qū)域同時(shí)供應(yīng)數(shù)量受到控制的拋光漿料。
通過沿拋光墊的徑向排列一個(gè)或多個(gè)漿料噴嘴，并控制向正對(duì)著半導(dǎo)體晶片表面的拋光墊上提供的拋光漿料的供應(yīng)量，就可以使晶片的表面內(nèi)部得到均勻的拋光。這樣，就可將一個(gè)或多個(gè)圖形高分辨率地轉(zhuǎn)移至經(jīng)拋光的半導(dǎo)體晶片上。
另外，由于它無需用一個(gè)固定放置的單個(gè)漿料噴嘴來提供過量的拋光漿料，并且由于對(duì)半導(dǎo)體表面的拋光是在根據(jù)漿料噴嘴的位置和數(shù)目以及對(duì)拋光漿料流量進(jìn)行控制的情況下進(jìn)行的，因此就防止了拋光漿料的浪費(fèi)，進(jìn)而減少了半導(dǎo)體晶片的制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)包括一對(duì)第一漿料供應(yīng)噴嘴，它們沿拋光墊的半徑方向并排排列，并且正對(duì)著處于半導(dǎo)體晶片的外端區(qū)域與中心區(qū)域中間的位置；第二漿料供應(yīng)噴嘴，置于第一對(duì)漿料供應(yīng)噴嘴之間并且正對(duì)著半導(dǎo)體晶片的中心區(qū)域；以及流量改變裝置，用于向第一對(duì)漿料供應(yīng)噴嘴和第二漿料供應(yīng)噴嘴獨(dú)立供應(yīng)數(shù)量受控的拋光漿料。
通過以下的文字說明并參考顯示本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的附圖，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明了。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片拋光裝置的平面俯視圖；圖1B是圖1A所示裝置的側(cè)視圖；圖2顯示出了在半導(dǎo)體晶片表面中的位置與半導(dǎo)體拋光中當(dāng)從漿料供應(yīng)噴嘴滴出的拋光漿料的滴出量被改變時(shí)所獲取的拋光量之間的關(guān)系；圖3的示意圖顯示了圖1所示漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的第一個(gè)改變形式；圖4是圖3所示漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的另一個(gè)改變形式；圖5是圖1所示漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的另一個(gè)改變形式；圖6是圖5所示漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的另一個(gè)改變形式。
現(xiàn)在參考圖1A和1B，其中顯示了一個(gè)拋光裝置，該裝置包括貼在可旋轉(zhuǎn)臺(tái)5上的拋光墊2；晶片固定頭3，它固定住半導(dǎo)體晶片21并且可按圖中箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)能夠以給定的壓力將晶片21壓向拋光墊2的表面；漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)1，它用于分別控制提供給晶片21的中心區(qū)域與外端區(qū)域之間的中間區(qū)域以及中心區(qū)域的拋光漿料的流量。
漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)1含有一對(duì)漿料供應(yīng)噴嘴4a，它們被并排置于導(dǎo)流管6正對(duì)著晶片21的中心區(qū)域與外端區(qū)域之間的中間區(qū)域的位置上，導(dǎo)流管6被固定在拋光墊2的上方，并且沿拋光墊2的徑向延伸。漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)1還包括另一個(gè)漿料供應(yīng)噴嘴4b，它位于一對(duì)漿料噴嘴4a之間的導(dǎo)流管6上正對(duì)著晶片21的中心區(qū)域的地方之上；多個(gè)泵7，它們用于為一對(duì)漿料供應(yīng)噴嘴4a以及漿料供應(yīng)噴嘴4b單獨(dú)提供拋光漿料；以及多個(gè)漿料供應(yīng)源8，它們用于在壓力作用下分別向泵7供應(yīng)拋光漿料。
拋光漿料的量(即，拋光漿料從上述三個(gè)噴嘴4a和4b中滴出的流量)由各個(gè)泵7的轉(zhuǎn)數(shù)決定。除了對(duì)泵7的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行控制以外，還可以在導(dǎo)流管6內(nèi)的上述三個(gè)供液管中分別配備流量調(diào)節(jié)閥。但是，由于三個(gè)流量控制閥的開口可能被拋光漿料堵住或塞住，因此需根據(jù)泵7的轉(zhuǎn)數(shù)來控制拋光漿料流量。
圖2是在晶片21拋光中當(dāng)改變從漿料噴嘴4a和4b滴出的拋光漿料量時(shí)晶片表面拋光量分布的圖形表示。
更具體地說，對(duì)晶片鎢膜的拋光是在兩種不同的情況下執(zhí)行的。也就是說，在第一種情況下，與現(xiàn)有技術(shù)一樣，將提供給晶片中心區(qū)域的拋光漿料量選擇為處于最大狀態(tài)，即，在圖1A和1B中，從噴嘴4b滴出的拋光漿料量大于從噴嘴4a滴出的拋光漿料量，而在第二種情況下，使從正對(duì)著晶片中間區(qū)域的漿料噴嘴4a所滴出的拋光漿料量大于從正對(duì)著晶片中心區(qū)域的噴嘴4b所滴出的拋光漿料量。結(jié)果，如圖2所示，當(dāng)大量拋光漿料被滴到晶片的中心區(qū)域(在晶片表面中的200mm位置上)時(shí)，就象圖中的白圈所代表的那樣，晶片中心處的拋光量與晶片外端處的拋光量之間的差異明顯變大。另一方面，當(dāng)大量拋光漿料被滴到位于晶片中心區(qū)域與外端區(qū)域之間的中間區(qū)域上時(shí)，就象圖中的黑圈所代表的那樣，晶片兩個(gè)區(qū)域上的拋光量之間的差異將變得非常小。
應(yīng)該注意，圖2所示的拋光量是一個(gè)顯示指示，它是從利用四端電阻測量法(該方法測量了晶片各個(gè)部分的一系列阻抗)所測得的晶片的鎢膜的拋光厚度通過個(gè)人電腦進(jìn)行轉(zhuǎn)換而獲得的。這種方法非常簡單，并且可被用于通過對(duì)顯示指示進(jìn)行監(jiān)視而進(jìn)行以下的評(píng)估。
圖3顯示了漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的第一個(gè)變形。漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的這個(gè)變形是通過考慮到這樣一種情況而被形成的，即，當(dāng)(例如)晶片的薄膜質(zhì)量易于被拋光或者轉(zhuǎn)移至晶片上的圖形密度很低時(shí)，單個(gè)漿料噴嘴就足以完成所需的晶片拋光工作。如圖3所示，單個(gè)漿料噴嘴4c被連接在滑塊9上，滑塊9由導(dǎo)桿11引導(dǎo)。這樣就可使?jié){料噴嘴被固定地置于沿拋光墊2半徑方向中的任何位置上。通過滑塊9與噴嘴4c相連的軟管13被松散地以螺旋狀纏繞在由支座10固定的導(dǎo)桿11上，從而使滑塊9能夠沿導(dǎo)桿11在半徑方向上移動(dòng)。在執(zhí)行拋光操作時(shí)，漿料噴嘴4c被恰當(dāng)?shù)胤胖?，以獲取均勻的拋光效果，而且滑塊9被螺釘12固定在導(dǎo)桿11上。當(dāng)拋光操作開始時(shí)，拋光漿料22將被滴在拋光墊2的表面上。
圖4是圖3所示漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的另一個(gè)改變形式。如圖4所示，漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的這個(gè)變形含有一個(gè)移動(dòng)-定位機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)其上固定有噴嘴4c而且其中容納有一個(gè)螺帽的滑塊9，即使在拋光期間允許漿料噴嘴4c沿拋光墊2的徑向方向改變其位置；進(jìn)給螺桿14，它與滑塊9的螺帽相嚙合；以及脈沖馬達(dá)15，它用于使進(jìn)給螺桿14進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
圖5顯示了漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的第二個(gè)改變形式。如圖5所示，漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的這個(gè)變形含有兩個(gè)漿料噴嘴4c和4d，它們能夠適當(dāng)并任意地改變各自在導(dǎo)桿11上的位置。其上安裝有噴嘴4c的滑塊9a和其上安裝有噴嘴4d的滑塊9b都能夠在公共導(dǎo)桿11上滑動(dòng)，并且被其上的鎖緊螺釘12固定。
圖6是圖5所示漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)改變形式。如圖6所示，漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的這個(gè)變形含有兩個(gè)漿料噴嘴4c和4d，它們?cè)趻伖獠僮髌陂g被置于導(dǎo)桿11的任意位置上。漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的這個(gè)變形含有一個(gè)移動(dòng)-定位機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括滑塊9c，其上安裝有漿料噴嘴4c而且其中容納有一個(gè)螺帽；滑塊9d，其上安裝有漿料噴嘴4d而且其中容納有一個(gè)螺帽；分別與兩個(gè)螺帽相嚙合的兩個(gè)進(jìn)給螺桿14；以及脈沖馬達(dá)15a和15b，它們能夠獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)各自的進(jìn)給螺桿14的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
另外，相對(duì)于不同的拋光模式，通過將兩個(gè)漿料噴嘴4c和4d的定位程序與漿料泵的抽氣程序適當(dāng)?shù)亟M合起來，就可使?jié){料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的這個(gè)變形總能夠均勻地拋光晶片表面的內(nèi)部。
在這個(gè)改變形式中，可以為各個(gè)滑塊都配備一個(gè)導(dǎo)桿。
盡管以上所作的說明參考了具有單個(gè)晶片固定頭和單個(gè)漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該明白，本發(fā)明也可被應(yīng)用于配備有兩個(gè)晶片固定頭以及兩個(gè)漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)的實(shí)施例當(dāng)中。
盡管以上對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所作的說明是以特定形式進(jìn)行的，但這種說明僅用于說明的目的。應(yīng)該明白，在不脫離下列權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)可進(jìn)行多種變換和修改。
權(quán)利要求
1．一種拋光半導(dǎo)體晶片的方法，其特征在于包括以下各步驟將上述半導(dǎo)體晶片壓向拋光墊的表面，該拋光墊被固定在按照一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的拋光臺(tái)上；以及按照以下方式向上述拋光墊的表面提供拋光漿料，即，使提供給位于上述半導(dǎo)體晶片中心與外端區(qū)域之間的中間區(qū)域的拋光漿料的流量大于提供給上述中心區(qū)域的拋光漿料流量。
2．一種用于拋光半導(dǎo)體晶片的裝置，其特征在于包括拋光墊，固定在按照一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的拋光臺(tái)上；至少一個(gè)晶片固定頭，用于固定半導(dǎo)體晶片，并且可在上述拋光臺(tái)朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，將上述半導(dǎo)體晶片壓向上述拋光臺(tái)的表面；以及至少一個(gè)漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，用于分別向位于上述半導(dǎo)體晶片中心與外端區(qū)域之間的中間區(qū)域以及上述中心區(qū)域提供拋光漿料，同時(shí)能夠按照以下方式來控制上述拋光漿料的流量，即，使提供給前者的拋光漿料的流量大于提供給后者的拋光漿料的流量。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于上述漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)包括一對(duì)第一漿料供應(yīng)噴嘴，它們沿上述拋光墊的半徑方向并排排列并且正對(duì)著處于半導(dǎo)體晶片的外端區(qū)域與中心區(qū)域之間的中間位置；第二漿料供應(yīng)噴嘴，置于第一對(duì)漿料供應(yīng)噴嘴之間，并且正對(duì)著上述半導(dǎo)體晶片的上述中心區(qū)域；以及流量改變裝置，用于向上述第一對(duì)漿料供應(yīng)噴嘴和上述第二漿料供應(yīng)噴嘴獨(dú)立供應(yīng)數(shù)量受到控制的拋光漿料。
4．如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于上述流量改變裝置含有一個(gè)泵。
5．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于上述漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)包括沿上述拋光墊的半徑方向延伸的導(dǎo)桿；置于上述導(dǎo)桿上并且可以移動(dòng)的一個(gè)或兩個(gè)滑塊；一個(gè)或兩個(gè)漿料供應(yīng)噴嘴，它們分別安裝在相關(guān)的滑塊上；以及用于將上述各個(gè)滑塊固定在上述導(dǎo)桿上的裝置。
6．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于上述漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)包括滑塊，其上安裝有漿料供應(yīng)噴嘴，并且其中容納有螺帽；進(jìn)給螺桿，與上述螺帽相嚙合并且被固定在一個(gè)支座中；以及脈沖馬達(dá)，用于驅(qū)動(dòng)上述進(jìn)給螺桿旋轉(zhuǎn)。
7．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于上述漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)或兩個(gè)導(dǎo)桿，都沿上述拋光墊的半徑方向延伸；一個(gè)或兩個(gè)滑塊，各由相關(guān)的導(dǎo)桿引導(dǎo)，并且其中各容納有一個(gè)螺帽；一個(gè)或兩個(gè)進(jìn)給螺桿，各與相關(guān)滑塊內(nèi)的螺帽相嚙合；一個(gè)或兩個(gè)漿料噴嘴，固定在相關(guān)的滑塊上；以及一個(gè)或兩個(gè)脈沖馬達(dá)，能夠驅(qū)動(dòng)相關(guān)的進(jìn)給螺桿旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本文公開了一種裝置，在該裝置中，拋光漿料被提供給固定在拋光臺(tái)上的拋光墊以用于拋光半導(dǎo)體晶片。這種裝置配備有至少一個(gè)漿料供應(yīng)機(jī)構(gòu)，以用來向位于半導(dǎo)體晶片中心與外端區(qū)域之間的中間區(qū)域以及上述中心區(qū)域自身提供控制數(shù)量的拋光漿料。對(duì)漿料供應(yīng)量的控制是按照以下方式進(jìn)行的，即，提供給半導(dǎo)體晶片中間區(qū)域的拋光漿料的流量大于提供給其中心區(qū)域的拋光漿料的流量。
文檔編號(hào)B24B57/02GK1316768SQ01110439
公開日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2001年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月6日
發(fā)明者功刀敬治 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社