專利名稱：半導(dǎo)體晶片研磨裝置和半導(dǎo)體晶片研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于研磨晶片的圓周邊緣側(cè)的半導(dǎo)體晶片研磨裝置，以及半導(dǎo)體晶片研磨方法。
背景技術(shù)：
隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，以及隨著在半導(dǎo)體制造工藝中圖案尺寸的減小和晶片直徑的增大，期望提高芯片的成品率。一種曾經(jīng)使用的提高芯片成品率的已知技術(shù)是除去晶片圓周邊緣的凹口部分和斜面部分上形成的膜的多余部分。當(dāng)從側(cè)面觀察時晶片的斜面部分略微呈圓形，且當(dāng)從頂面觀察時晶片的凹口部分接近于V形。因此，在擴(kuò)散工藝中可以容易地從晶片的斜面部分和凹口部分將膜剝離掉，并且那些膜可以粘附在晶片的頂面和背面上，從而導(dǎo)致產(chǎn)品率下降和/或裝置惡化。對斜面進(jìn)行研磨可以防止這些問題。
作為這種研磨裝置，已知一種裝置，其被配置為將晶片以可旋轉(zhuǎn)的方式固定，以及被配置為允許研磨片的一個表面與晶片的斜面部分隨意地接觸(例如，參見日本特開專利公開No.2005-26274)。圖11示出了常規(guī)的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的示意圖。該研磨裝置被配置為在旋轉(zhuǎn)晶片的同時將磨蝕劑施加到表面上并且允許研磨片與斜面部分相接觸，從而由此在其圓周邊緣的整個范圍上對斜面部分進(jìn)行研磨。所述研磨裝置還具有用于對晶片表面噴射非反應(yīng)性氣體的噴嘴，其利用晶片的旋轉(zhuǎn)使得從所述噴嘴噴出的氣體在晶片表面上流動，以由此防止磨蝕劑滲透進(jìn)入從徑向觀察的中心區(qū)域。
然而，在日本特開專利公開No.2005-26274描述的研磨裝置中，該研磨裝置被配置為利用晶片的旋轉(zhuǎn)而在晶片表面上使氣體擴(kuò)散，而氣體的流動路徑和流速會由于各種條件變化而發(fā)生變化，所述的條件例如是晶片的轉(zhuǎn)速、氣體的噴射速度等等。因此，不能使氣體均勻地擴(kuò)散，因此難以通過使氣體在晶片表面上穩(wěn)定地流動而抑制磨蝕劑的滲入。在晶片表面上也非常容易發(fā)生僅僅在一點處從噴嘴噴射氣體，其可能會使用于制造半導(dǎo)體晶片的設(shè)備質(zhì)量惡化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體晶片研磨裝置，包括研磨單元，其對碟形晶片的圓周邊緣側(cè)進(jìn)行研磨；以及氣體噴射單元，其對著晶片表面噴射氣體，以使得在由研磨單元對晶片進(jìn)行研磨的研磨區(qū)和除了所述研磨區(qū)之外的普通區(qū)之間通過氣體隔簾分離晶片上的空間。
在該半導(dǎo)體晶片研磨裝置中，可以通過形成噴氣隔簾從而抑制研磨區(qū)和普通區(qū)之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移。更具體地，通過在研磨單元對所述晶片的圓周邊緣側(cè)進(jìn)行研磨時形成隔簾，從而可以防止研磨期間提供給研磨單元的磨蝕劑和研磨期間所產(chǎn)生的灰塵滲入普通區(qū)。此處，由于噴射氣體從而形成隔簾，因此氣體的流動相對穩(wěn)定，而不會發(fā)生氣體的不穩(wěn)定流動，例如在常規(guī)裝置中發(fā)生的基于單一點而使氣體流動的情形。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種半導(dǎo)體晶片的研磨方法，其對通過對著晶片表面噴射氣體從而研磨碟形晶片的圓周邊緣側(cè)，以使得晶片上的空間通過在研磨區(qū)和除了所述研磨區(qū)之外的普通區(qū)之間的氣體隔簾而分隔，其中研磨單元在所述研磨區(qū)研磨晶片。
從上述內(nèi)容可以清楚地得知，根據(jù)本發(fā)明，可以徹底地防止磨蝕劑和灰塵粘附到晶片的電路形成區(qū)域上，可以提高晶片的芯片成品率，以及由此可以在后續(xù)工藝步驟中提高單個制造裝置的設(shè)備作業(yè)率。


根據(jù)以下說明書以及附圖，本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點和特征將變得更加清楚，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于研磨凹口部分的半導(dǎo)體晶片研磨裝置；圖2示出了用于說明半導(dǎo)體晶片的圓周邊緣部分的截面圖；圖3示出了研磨凹口部分的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的上支撐單元；圖4示出了沿著圖3中線A-A的剖面圖；圖5示出了研磨斜面部分的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的示意圖；圖6示出了研磨斜面部分的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的上支撐單元的示意性底視圖；圖7示出了沿著圖6中線B-B的剖面圖；圖8示出了晶片的頂視圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的上支撐單元的底視圖；圖10示出了根據(jù)改進(jìn)實例的研磨斜面部分的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的示意圖；以及圖11示出了根據(jù)常規(guī)例子的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的示意圖。
具體實施例方式
在此，將要參考說明性的實施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，利用本發(fā)明的教導(dǎo)可以完成多種可選實施例，并且本發(fā)明并不局限于為了說明用途而示出的這些實施例。
以下段落將參考附圖詳述本發(fā)明半導(dǎo)體晶片研磨裝置的優(yōu)選實施例。為了避免重復(fù)說明，對于所有相同的部件給予了相同的參考數(shù)字。
圖1至圖8示出了本發(fā)明的第一實施例，其中圖1示出了用于研磨凹口部分的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的示意圖，圖2示出了半導(dǎo)體晶片的圓周邊緣部分的說明圖，圖3示出了用于研磨凹口部分的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的上支撐單元的示意性底視圖，圖4示出了沿著圖3中的線A-A的剖面圖，圖5示出了對斜面部分進(jìn)行研磨的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的示意圖，圖6示出了研磨斜面部分的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的上支撐單元的示意性底視圖，圖7示出了沿著圖6中的線B-B的剖面圖以及圖8示出了晶片的頂視圖。應(yīng)當(dāng)注意，為了便于說明，在圖5僅僅在左手側(cè)和右手側(cè)示出了隔簾，實際上，所述隔簾被形成為從徑向方向觀察時圍繞較小晶片的內(nèi)部部分。
如圖1所示，半導(dǎo)體晶片200的研磨裝置100具有配置在研磨裝置的腔室中的晶片卡盤機(jī)構(gòu)110，該晶片卡盤機(jī)構(gòu)用作晶片固定單元，用于在其底面?zhèn)壬瞎潭ǖ蔚木?00，下支撐單元120和上支撐單元130，其用于固定所述裝置的各種單元等，磨蝕劑噴嘴140，其將磨蝕劑＂A＂施加到所述晶片的圓周邊緣側(cè)200，以及研磨片150，其作為研磨單元用于研磨所述晶片的圓周邊緣側(cè)200。下支撐單元120和上支撐單元130被形成為從下側(cè)和上側(cè)覆蓋晶片200，且其具有氣體噴射端口160、170，所述氣體噴射端口在其與晶片200相對的表面具有開口。
研磨裝置100用于通過研磨除去在半導(dǎo)體制造工藝中形成在晶片的圓周邊緣210上的多余氧化膜、金屬膜等。圖2示出了半導(dǎo)體晶片的截面圖。更具體地，將在本實施例中進(jìn)行研磨的晶片200是經(jīng)過了Cu CMP工藝之后的晶片，且如圖2所示，例如具有殘留在其圓周邊緣上的作為阻擋金屬的等離子氧化膜220和Ta膜230。這里，在平面圖中，晶片200的圓周邊緣210是以弧形方式形成的斜面部分212，其包括形成在圓周方向中預(yù)定位置的凹口部分214，如在平面圖(圖8)中凹陷從而形成了近似V形的形狀。圖1所示的研磨裝置100除去了形成在凹口部分214上的多余的膜，而形成在斜面部分212上的多余的膜則由圖5所示的研磨裝置300除去?？梢酝ㄟ^集束型設(shè)備在研磨裝置100和300之間傳送晶片200。將首先描述用于對凹口部分進(jìn)行研磨的研磨裝置100，而用于對斜面部分進(jìn)行研磨的研磨裝置300將在稍后描述。
在平面圖中(參見圖3)，作為氣體噴射單元的下支撐單元120和上支撐單元130被形成為接近于圓形，并且其外徑幾乎與晶片200的外徑相同。彼此垂直對稱地形成下支撐單元120和上支撐單元130。如圖4所示，上支撐單元130具有形成在其內(nèi)部的氣體通道132，通過該氣體通道，從上部提供的氣體G被引導(dǎo)到氣體噴射端口170。如所示圖1，氣體G從氣體噴射端口160和170噴射出去，隨后形成了隔簾C。隔簾C分隔了研磨區(qū)PF和普通區(qū)NF之間的晶片200上的空間，其中所述研磨區(qū)PF是由研磨片150對晶片200進(jìn)行研磨的區(qū)域，而普通區(qū)NF是除了研磨區(qū)PF之外的區(qū)域。考慮到使氣體G的流動變得穩(wěn)定，優(yōu)選在腔室中設(shè)置氣體排放裝置，用于從晶片200側(cè)吸入氣體G，其吸入氣體的體積與流入到晶片200側(cè)的氣體G體積基本相同。
作為噴射單元的下支撐單元120和上支撐單元130噴射非反應(yīng)性氣體G。這里所稱的非反應(yīng)性氣體G是指非反應(yīng)性氣體以及不會與留在研磨裝置100的腔室中的任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的其他氣體，其中所述物質(zhì)例如是晶片200和磨蝕劑＂A＂。更具體地，優(yōu)選氣體G是氦、氬、氮、干燥空氣等。
如圖3所示，在底視圖中上支撐單元130的氣體噴射端口170接近于V形，使得圓周邊緣被向外加寬了。在平面圖(圖8)中晶片200的凹口部分214接近于V形，由此如圖1所示噴射的氣體G在徑向方向上對著凹口部分214(圖8)內(nèi)部的位置噴射。這使得晶片200的凹口部分214(圖8)側(cè)被定義為研磨區(qū)PF，而其他部分被定義為普通區(qū)NF(圖4)。
研磨片150是具有水平放置的旋轉(zhuǎn)軸的碟形，且如圖1所示，沿晶片200的徑向方向從外部插入到凹口部分214(圖8)中。隨后通過研磨片150的圓周邊緣對凹口部分214(圖8)的表面進(jìn)行研磨。
在如此配置的研磨半導(dǎo)體晶片200的研磨裝置100中，可以通過由噴射氣體G而形成的隔簾C抑制研磨區(qū)PF和普通區(qū)NF之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移。通過由此形成的隔簾C，當(dāng)利用研磨片150對晶片200的圓周邊緣210進(jìn)行研磨時，可以成功地防止在研磨期間提供給研磨片150的磨蝕劑＂A＂以及在研磨期間產(chǎn)生的灰塵轉(zhuǎn)移到普通區(qū)NF。此處，由于噴射氣體G從而形成隔簾C，因此氣體G的流動相對穩(wěn)定，而不會發(fā)生氣體的不穩(wěn)定流動，例如在常規(guī)裝置中發(fā)生的基于單一點而使氣體G流動的情形。
因此，可以徹底防止磨蝕劑＂A＂和灰塵粘附在晶片200的電路形成區(qū)域上，從而提高了半導(dǎo)體器件的成品率，以及由此可以在后續(xù)階段中提高單個制造裝置的設(shè)備作業(yè)率。
第一實施例已經(jīng)示出了第一實施例所示的晶片200的凹口部分214是V形的示例性情況，且噴射端口160、170相應(yīng)地也是V形，而氣體噴射端口160、170可以直線形狀，例如，假設(shè)該凹口部分214是直線形的凹口?？傊偃缧纬蓺怏wG的隔簾C從而將凹口部分214與其他部分相隔離，那么該方案就是可行的。
如圖5所示，研磨斜面部分的研磨裝置300具有配置在其腔室中的多個輥310，該輥作為晶片固定單元，用于可旋轉(zhuǎn)地固定晶片200圓周邊緣，下支撐單元320和上支撐單元330，其用于固定所述裝置的各種單元等，磨蝕劑噴嘴340，其將磨蝕劑＂A＂施加到所述晶片的圓周邊緣側(cè)200，以及研磨片350，其作為研磨單元用于研磨所述晶片的圓周邊緣側(cè)200。下支撐單元320和上支撐單元330被形成為分別從下側(cè)和上側(cè)覆蓋晶片200，且其具有氣體噴射端口360、370，所述氣體噴射端口在其與晶片200相對的表面具有開口。
研磨裝置300還用于通過研磨除去在半導(dǎo)體工藝期間形成在晶片200的圓周邊緣210上的多余氧化膜、金屬膜等。將要作為研磨裝置300的研磨對象的晶片200是這樣一種晶片，即所述晶片的凹口部分214已經(jīng)被對凹口部分進(jìn)行研磨的研磨裝置100研磨過。
在平面圖中(參見圖6)，作為氣體噴射單元的下支撐單元320和上支撐單元330形成為接近于圓形，并且其外徑幾乎與晶片200的外徑相同。彼此垂直對稱地形成下支撐單元320和上支撐單元330。如圖7所示，上支撐單元330具有形成在其內(nèi)部的氣體通道332，通過該氣體通道，從上部提供的氣體G被引導(dǎo)到氣體噴射端口370。
在圖6中，如上支撐單元330的示意性底視圖所示，在平面圖中，氣體噴射端口370形成為環(huán)形，且氣體通道332被形成為在徑向方向上從中心向外延伸，且如圖5所示，其被配置為使得噴射氣體G沿徑向方向?qū)χ泵娌糠?12內(nèi)部的位置噴射。因此，晶片200徑向方向的內(nèi)部部分總體上被沿圓周方向延伸的環(huán)形隔簾C所圍繞。更具體地，在距離晶片200的圓周邊緣大約3至5mm處形成環(huán)形隔簾C。這使得斜面部分212側(cè)被定義為研磨區(qū)PF，而其他部分被定義為普通區(qū)NF(圖7)。
研磨片350具有碟形狀，且具有從垂直方向傾斜的旋轉(zhuǎn)軸，并且如圖5所示，其被配置為使得研磨片350的一個表面與在側(cè)視圖中彎曲的斜面部分212相接觸。通過在研磨的同時保持晶片200被輥310旋轉(zhuǎn)，從而可以連續(xù)地在整個圓周上對斜面部分212進(jìn)行研磨。
此外，在如此配置的研磨半導(dǎo)體晶片200的研磨裝置300中，通過形成噴射氣體G的隔簾C從而可以抑制研磨區(qū)PF和普通區(qū)NF之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移。通過如此形成的隔簾C，當(dāng)通過利用研磨片350對晶片200的圓周邊緣210側(cè)進(jìn)行研磨時，可以成功地防止在研磨期間施加到研磨片350的磨蝕劑＂A＂和在研磨期間產(chǎn)生的灰塵滲入到普通區(qū)NF。由于噴射氣體G從而形成隔簾C，因此氣體G的流動相對穩(wěn)定，而不會發(fā)生氣體的不穩(wěn)定流動，例如在常規(guī)裝置中發(fā)生的基于單一點使氣體G流動的情形。
因此，可以徹底地防止磨蝕劑“A”和灰塵粘附在晶片200的電路形成區(qū)域上，從而可以提高晶片的芯片成品率，以及由此可以在后續(xù)階段中提高單個制造裝置的設(shè)備作業(yè)率。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的半導(dǎo)體晶片研磨裝置的上支撐單元的底視圖。
根據(jù)第二實施例的研磨裝置可以在相同的腔室中同時執(zhí)行對斜面部分212和凹口部分214的研磨，而不必在集束型設(shè)備傳送晶片200。在該研磨裝置中，如圖9所示，上支撐單元430的氣體噴射端口470包括相應(yīng)于凹口的部分472和相應(yīng)于斜面的部分474，其中相應(yīng)于凹口的部分472形成為接近于V形，在底面圖中其在圓周方向上向外拓寬，而和相應(yīng)于斜面的部分474在該底視圖中形成為環(huán)形。與上支撐單元430垂直對稱地形成未示出的下支撐單元。
以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐晶片200，其中當(dāng)利用研磨片150研磨凹口部分214時保持晶片200靜止，而當(dāng)利用研磨片350研磨斜面部分212時使晶片200和研磨片350相對地旋轉(zhuǎn)。單個研磨片150和350被配置為可以在對晶片200進(jìn)行研磨的研磨位置與從晶片200凹陷的預(yù)備位置之間移動。
在對斜面部分212和凹口部分214進(jìn)行研磨的任意一種情形中，從氣體噴射端口470噴射出氣體G，以由此同時形成V形和環(huán)形的隔簾C。更具體地，晶片200徑向方向上的內(nèi)部部分被沿圓周方向延伸的環(huán)形隔簾C所圍繞，從而通過V形隔簾C與凹口部分214相隔離。由于該結(jié)構(gòu)，在兩種研磨處理中，都可以成功地防止在研磨期間提供給研磨片150和350的磨蝕劑＂A＂和在研磨期間產(chǎn)生的灰塵滲入到普通區(qū)NF中。如上所述，通過在單個研磨裝置中進(jìn)行對斜面部分212和凹口部分214的研磨處理，可以減少制造半導(dǎo)體器件的工序數(shù)，且由此可以降低生產(chǎn)成本。
現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)理解，在上述每一實施例中，還可以在對晶片200進(jìn)行研磨之后對圓周邊緣210進(jìn)行清洗的時候形成氣體G的環(huán)形隔簾C。一種示例性的情況，如圖10所示，其中對斜面部分進(jìn)行研磨的研磨裝置300被配置為具有用于清洗圓周邊緣210的清洗刷382以及具有提供清洗液B的清洗噴嘴384，以及被配置為在研磨之后清洗圓周邊緣210，在清洗期間可以通過形成環(huán)形的隔簾C防止清洗液B滲入到徑向方向上的內(nèi)部部分。
第一實施例所示的研磨斜面部分的研磨裝置300例如使晶片200旋轉(zhuǎn)，然而，例如，在這里該裝置從平面觀察時形成有圍繞晶片200的環(huán)形形狀，因此可以例如相對于晶片200移動該研磨片350。換言之，只有當(dāng)晶片200和研磨片350相對旋轉(zhuǎn)時，才可以利用研磨片350連續(xù)地研磨晶片200的圓周邊緣210。
根據(jù)晶片200的研磨區(qū)域，可以任意地改變通過利用隔簾C分隔晶片200上的空間的方法，并且，毫無疑問地可以對任何其他具體的和細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)作出改變。
很明顯本發(fā)明不局限于上述實施例，并且可以在不背離本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神的情況下作出改變和變化。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶片研磨裝置，包括研磨單元，其研磨碟形晶片的圓周邊緣側(cè)；以及氣體噴射單元，其對著所述晶片的表面噴射氣體，以通過在研磨區(qū)和除了所述研磨區(qū)之外的普通區(qū)之間的所述氣體的隔簾分隔所述晶片上的空間，其中所述研磨單元在所述研磨區(qū)中研磨所述晶片。
2.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體晶片研磨裝置，其中所述氣體噴射單元噴射非反應(yīng)性氣體作為所述氣體。
3.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體晶片研磨裝置，其中所述研磨單元沿圓周方向連續(xù)地研磨所述晶片的圓周邊緣側(cè)，以及所述氣體噴射單元噴射所述氣體以將所述隔簾形成為從平面觀察的環(huán)形，以由此在徑向方向上分隔所述晶片上的空間。
4.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體晶片研磨裝置，其中所述研磨單元研磨在所述晶片圓周邊緣的圓周方向預(yù)定位置處形成的凹口部分。
5.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體晶片研磨裝置，進(jìn)一步包括清洗單元，用于清洗所述晶片的圓周邊緣側(cè)。
6.一種半導(dǎo)體晶片研磨方法，其通過對著所述晶片表面噴射氣體而研磨碟形晶片的圓周邊緣側(cè)，以通過在研磨區(qū)和除了所述研磨區(qū)之外的普通區(qū)之間的所述氣體的隔簾分隔所述晶片上的空間，其中所述研磨單元在所述研磨區(qū)中研磨所述晶片。
7.如權(quán)利要求6的半導(dǎo)體晶片研磨方法，其中所述氣體是非反應(yīng)性氣體。
8.如權(quán)利要求6的半導(dǎo)體晶片研磨方法，其中在所述晶片的圓周邊緣側(cè)沿圓周方向?qū)λ鼍M(jìn)行連續(xù)地研磨，以及噴射所述氣體以將所述隔簾形成為從平面觀察的環(huán)形，并且在徑向方向上通過所述隔簾分隔所述晶片上的空間。
9.如權(quán)利要求6的半導(dǎo)體晶片研磨方法，其中在所述晶片圓周邊緣的圓周方向預(yù)定位置處形成的凹口部分被研磨。
全文摘要
為了徹底防止磨蝕劑和灰塵粘附到晶片的電路形成區(qū)域上，提高半導(dǎo)體器件的成品率，以及由此在后續(xù)階段中提高單個制造裝置的設(shè)備作業(yè)率，本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片研磨裝置具有研磨單元，其用于對碟形晶片的圓周邊緣側(cè)進(jìn)行研磨；以及氣體噴射單元，其對著晶片表面噴射氣體G，從而通過氣體G的隔簾C對研磨區(qū)PF和除了研磨區(qū)PF之外的普通區(qū)NF之間的晶片上的空間進(jìn)行分隔，其中研磨單元在所述研磨區(qū)PF中對晶片進(jìn)行研磨。
文檔編號H01L21/02GK1978136SQ20061016403
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者久保亨 申請人:恩益禧電子股份有限公司