CN1665641A - 多向使用新加工垫设计 - Google Patents

Abstract

一种用于平面化半导体晶圆(如，半导体晶圆420)的抛光垫(如，抛光垫305)，依据该抛光垫305的移动方向，该抛光垫305特征化许多不同抛光表面。该抛光垫305可采用抛光盘或抛光皮带的形式。该半导体晶圆420的平面化可接着在较少数目的抛光站进行，由此减少了所需时间并减少了损伤该半导体晶圆420的机率。

Description

多向使用新加工垫设计

技术领域

本发明系大体上关于集成电路制造及特别是关于在实际集成电路制造前的半导体晶圆表面制备，一般称之为平面化。

技术背景

在实际集成电路产生方法前及期间，用于集成电路制造的半导体晶圆(或是简单称为晶圆)必需被基本上平坦及平滑地制造，晶圆必需为完全地平坦及平滑以增加晶圆良率，亦即最大化产生于晶圆上的良好集成电路数目。不为平坦或具凹槽、刻痕、或括痕的晶圆极可能产生显著数目的不良集成电路，若此晶圆要被未平面化地用于产生集成电路。

晶圆一般系取自大的半导体材料锭及接着平面化与在抛光轮及/或皮带上抛光，在于晶圆上产生集成电路的方法中，许多材料被沉积于晶圆上，一些这些材料必需被移除，这些材料可在后续加工步骤如抛光被移除。

依据材料及/或方法要求，晶圆先由第一抛光轮(或皮带)以相当粗的砂磨面平面化及接着由第二抛光轮(或皮带)以相当细的砂磨面抛光，依据晶圆所必需的平坦及平滑程度，晶圆可进行许多平坦化及抛光步骤。

在每一平坦化及抛光步骤之间，晶圆总是传送至不同平坦化/抛光站及以化学品清洁或处理。晶圆被传送至不同平坦化及抛光站因为不同步骤无法由(或在)单一站执行且晶圆以化学品清洁或处理以减少在晶圆表面上任何不欲的变化，例如经由氧化(当晶圆暴露于氧时发生)及会积聚于晶圆表面上的任何其它不纯物。晶圆的转移及清洁产生在集成电路制造方法的延迟及增加整体成本，此外，晶圆进及出站的移动增加损伤晶圆的机率。

所以产生一种平坦及抛光半导体晶圆的方法及装置之需求，其最小化移动及清洁晶圆的需要。

发明内容

在一方面，本发明提供一种用于半导体晶圆平面化的抛光垫，其包括抛光垫表面、一连串形成于抛光垫表面的多面向附加物。其中每一多面向附加物具排列为与抛光垫移动方向正交的小平面，及其中多面向附加物的每一小平面具砂磨面性质，且单一多面向附加物的每一砂磨面性质具不同砂磨性质品质。

在另一方面，本发明提供一种平面化半导体晶圆的方法，其包括在第一方向移动具一系列多面向附加物的抛光垫，施用该半导体晶圆于该移动抛光垫，在第二方向移动抛光垫，及施用该半导体晶圆于该移动抛光垫之步骤。

本发明提供数种优点，例如，使用本发明较佳具体实施例减少或完全消除在平坦化及抛光站间移动半导体晶圆之需求，由此加速集成电路制造。

使用本发明较佳具体实施例亦减少制备半导体晶圆所需平坦化及抛光站总数，此减少在晶圆制备的相关成本及集成电路制造的总成本。

此外，使用本发明较佳具体实施例减少半导体晶圆的物理处理及移动，藉由减少处理晶圆的次数，亦减少晶圆被损伤的机会。

附图说明

本发明以上特性可由下列叙述及相关图式之考虑而更清楚了解，其中：

图1a及1b说明用于平面化半导体晶圆的抛光盘之顶部视图及详细视图；

图2a及2b说明用于平面化半导体晶圆的抛光皮带之顶部视图及详细等角立面图；

图3说明用于根据本发明较佳具体实施例依据抛光皮带移动方向提供许多不同砂磨品质的抛光皮带之截面区段视图；

图4a及4b说明根据本发明较佳具体实施例使用图3所显示抛光皮带以依据抛光皮带移动方向提供不同砂磨品质；

图5a-5c说明抛光皮带的不同替代具体实施例之截面区段视图，其根据本发明较佳具体实施例依据抛光皮带移动方向提供不同砂磨品质。

具体实施方式

各种具体实施例的制造及使用详细说明如下，然而，应了解本发明提供许多可应用的发明观念，其可以广范围的特殊内文具体化。所讨论特定具体实施例仅为特定方式的说明以制做及使用本发明，及不在限制本发明范围。

参照图1a及1b，图式说明基于先前技艺基于盘的半导体晶圆平面化器及抛光器之顶部视图及抛光盘表面的先前技艺具体实施例的详细视图。使用抛光盘为平面化半导体晶圆的一种方式，半导体晶圆的平面化包括半导体晶圆的平坦化及接着抛光半导体晶圆的两表面的至少其中一个为似镜面磨光。

抛光盘(如抛光盘105)以顺时钟或逆时钟方向旋转且半导体晶圆(如半导体晶圆110)被压向该抛光盘105。该抛光盘105可具磨砂涂布或是其可携带磨砂物质，例如该抛光盘105可具磨砂涂布以永久方式施用于其上或是磨砂物质，如糊状物或浆液，可被倒至该抛光盘105以提供其砂磨品质。或者，该抛光盘105可被设计使得磨砂物质可经由该抛光盘105本身出现。

将半导体晶圆110压向该抛光盘105的动作使得磨砂物质抛光该半导体晶圆110，抛光程度依据磨砂物质的磨砂性、用于将半导体晶圆110压向该抛光盘105的压力、半导体晶圆110被施用于该抛光盘105的时间、及该抛光盘105的旋转速度而定。

因为磨砂涂布(或摩砂糊状物/浆液)为越过该抛光盘105整个表面为均相的，已知抛光盘105的抛光度为固定的。注意虽然该抛光盘105的实际表面不包含在其整个表面具完全相同磨砂性的涂布，事实为该抛光盘105被旋转产生具均匀砂磨品质的抛光盘105。

图1b显示抛光盘105的一种可能设计，该设计使用磨砂物质，如糊状物或浆液，其可在半导体晶圆110施用前先施用于抛光盘105或是其可在抛光施用期间持续施用。该抛光盘105具一连串意欲保持磨砂物质于抛光盘105上的凹槽(如凹槽130)。注意凹槽130的型式及密度在抛光盘105的不同区域变化。该变化提供不同的磨砂物质留置性质以达到最后所欲砂磨品质。经由抛光糊状物/浆液的连续施用，该抛光盘105的砂磨品质在整个抛光操作期间维持。

现在参照图2a及2b，图式说明先前技艺基于皮带的半导体晶圆平面化器及抛光器之顶部视图及抛光皮带表面的先前技艺具体实施例的详细视图。抛光皮带(如抛光皮带205)在一对转子(未示出)上旋转使得该抛光皮带205沿垂直于滚子(未示出)的轴以直线方式移动。半导体晶圆(如半导体晶圆210)接着被压向该抛光皮带205，如同在抛光盘的情况下(图1a)，该抛光皮带205可具永久方式施用于其上的磨砂涂布或是其可具磨砂物质，如糊状物或浆液，其可被倒于该抛光皮带205。或者，该抛光皮带205可被设计使得磨砂物质可自该抛光皮带205本身出现。

图2b说明抛光皮带205的可能设计，该设计使用磨砂物质，如糊状物或浆液，以提供砂磨品质。该抛光皮带205具一连串当抛光皮带205移动时保持磨砂物质于抛光皮带205上的凹槽(如凹槽230)。沿抛光皮带205表面的不同凹槽以类似于抛光盘105上的凹槽(图1b)之方式在提供抛光皮带205的最后所欲砂磨品质。

虽然抛光盘(图1b)及抛光皮带(图2b)的两不同具体实施例具有效提供不同砂磨品质于盘及皮带的邻近区域之不同沟槽型式，抛光皮带及抛光盘的快速旋转产生具均匀砂磨品质的抛光表面。所以，为达到不同的砂磨品质，该抛光皮带及抛光盘必须以具不同砂磨品质的不同抛光皮带/盘取代。

或者，半导体晶圆必需移动至不同抛光皮带/盘，半导体晶圆的移动增加发生于半导体晶圆的损伤之机率，因而损坏半导体晶圆。此外，当移动该半导体晶圆时，其经先前抛光的表面暴露于大气，于此其暴露于氧气(其氧化该经抛光表面)及其它污染物(其会减少半导体晶圆的良率)，所以，半导体晶圆必须在每一次移动后被清洁，增加的清洁步骤仅会减缓制造方法及增加成本。

现在参考图3，图式显示抛光皮带(或盘)305部分300之截面区段图标，其中根据本发明较佳具体实施例该抛光表面具许多抛光表面，注意显示于图3的截面区段图标亦可应用于抛光盘。如图3所显示，抛光皮带305具一连串垂直于皮带移动方向放置的三角脊。例如，如图3所显示，抛光皮带305的移动方向可为左至右或右至左方向。或者，若截面区段系来自抛光盘，则脊会自该抛光盘的中央快速地分布及小平面会垂直于抛光盘的角位移。

每一脊，例如脊306，具两抛光表面，第一抛光表面310具某第一砂磨品质及第二抛光表面315具某第二砂磨品质。较佳为脊由在负荷下能够变形，但在负荷移除后能够弹回其原先形状的弹性材料制造。根据本发明较佳具体实施例，两抛光表面的每一具不同砂磨品质。存在于抛光皮带305的其它脊亦具两抛光表面，每一具其自己的砂磨品质。根据本发明较佳具体实施例，每一脊的第一抛光表面具相同砂磨品质，且每一脊的第二抛光表面亦然。根据本发明另一较佳具体实施例，脊以特定角度倾斜以帮助最大化不同抛光表面与半导体晶圆间的接触。脊以特定角度的倾斜帮助产生半导体晶圆与抛光表面间的接触的差。

虽然抛光皮带以具拥有两抛光表面的脊显示，抛光皮带在其表面可具不同形状特征及该形状可具超过两不同的抛光表面，例如，抛光皮带可具长方形形状指状于其表面及在长方形形状指状的每一表面可具不同抛光表面，且每一抛光表面具不同砂磨品质。

当该抛光皮带305旋转时，面向半导体晶圆的抛光表面系依据旋转方向变化，例如，若该抛光皮带305自右至左旋转，则第一抛光表面310会面向半导体晶圆而第二抛光表面315不会面向半导体晶圆。图4a及4b说明此特性。

根据本发明较佳具体实施例，磨砂浆液可在半导体晶圆的平面化前沉积于抛光表面。在许多情况，磨砂浆液及三角脊的组合提供平面化半导体晶圆的必要砂磨性。根据本发明另一较佳具体实施例，在抛光表面方向变化前，额外磨砂浆液沉积于抛光表面，该额外磨砂浆液可具与先沉积于抛光表面的磨砂浆液相同的性质，亦即更新在该抛光表面的磨砂浆液。或者，该额外磨砂浆液可具与先沉积于抛光表面的磨砂浆液不同的性质。

现在参考图4a，图式显示具三角脊的抛光皮带(或盘)405之截面图标，其中每一脊具二个抛光表面410及415，当抛光皮带405在自右至左的方向旋转，根据本发明较佳具体实施例。如在图4a所示，当抛光皮带405自右至左旋转时及当半导体晶圆420被压向该抛光皮带405时，该脊在负荷下变形，该脊弯曲，露出第一抛光表面410于该半导体晶圆420，此发生于每一脊当其在该半导体晶圆420下方移动时，且当脊自该该半导体晶圆420下方出来时，脊会弹回其原先形状。注意虽然图4a显示抛光皮带，具脊于其表面的抛光盘可以类似方式做动。

现在参照图4b，该图显示抛光皮带405的截面区段，当抛光皮带405在自左至右的方向旋转，根据本发明较佳具体实施例。当抛光皮带405以相反方向(相对于图4a所显示)旋转时，该脊在相反方向变形及露出第二抛光表面415于该半导体晶圆420。

图4a及4b说明可依据相关于半导体晶圆的旋转方向而改变其砂磨品质的抛光皮带。此种抛光皮带(或抛光盘)的使用可降低在半导体晶圆平面化期间半导体晶圆必需到达的不同抛光站的总数。例如，若当使用一般抛光皮带时，习惯上半导体晶圆必需到达两抛光站，则使用本发明较佳具体实施例，可在单一抛光站执行平面化方法。起初，抛光皮带可在一个方向(例如自右至左)旋转，此可能暴露较粗的磨砂至该半导体晶圆，较粗的磨砂可快速地平坦化该半导体晶圆。一旦半导体被平坦化至可接受程度，则抛光皮带旋转方向可被倒反，此接着暴露较细的磨砂至该半导体晶圆，较细的磨砂会将最后似镜抛光置于半导体晶圆。

图4a及4b说明具拥有两不同抛光表面于每一脊的脊之抛光皮带，可使用其它拓朴以提供不同的抛光表面于抛光皮带(或抛光盘)。例如，可使用一连串半圆形(或其它环绕形状)堤及谷(图5a)或长方形壁(图5b)以提供不同的抛光表面。或者，可使用具一个抛光表面于纤维轴及另一个抛光表面于纤维尖端的微细纤维(图5c)，纤维的使用可提供抛光皮带的较简单制造。

虽然本发明已参考说明性具体实施例叙述，此叙述不欲以限制方式构成，说明性具体实施例的各种改良及组合，及本发明其它具体实施例为熟知本技艺者一旦参考此叙述时可明显看出，所以所附权利要求意欲涵盖任何此种改良或具体实施例。

Claims (26)

1.一种用于半导体晶圆平面化的抛光垫，其包括：

抛光垫表面；

一形成于该抛光垫表面的多面向附加物串到，其中每一该多面向附加物具有与抛光垫的一移动方向正交排列的一小平面，及其中该多面向附加物的每一小平面具砂磨面性质，且单一多面向附加物的每一砂磨面性质具有不同砂磨性质品质。

2.根据权利要求1的抛光垫，其中，一磨砂浆液乃沉积于该抛光垫表面，及其中磨砂浆液乃与砂磨面性质合并以平面化该半导体晶圆。

3.根据权利要求2的抛光垫，其中，一不同的磨砂浆液乃沉积于该抛光垫表面以进一步改变该抛光垫的砂磨性质。

4.根据权利要求1的抛光垫，其中各该多面向附加物皆以一特定角度倾斜。

5.根据权利要求4的抛光垫，其中各该多面向附加物皆亦以一相同位向倾斜。

6.根据权利要求1的抛光垫，其中该多面向附加物串行乃以弹性材料制造。

7.根据权利要求1的抛光垫，其中与该抛光垫的一单一移动方向正交排列的该多面向附加物串行的所有小平面拥有具相同磨砂品质的砂磨面。

8.根据权利要求1的抛光垫，其中抛光垫可在两相反方向的其中一方向中移动，及每一多面向附加物具三角截面区段。

9.根据权利要求1的抛光垫，其中抛光垫可在两相反方向的其中一方向中移动，且每一多面向附加物具半圆形截面区段，且在半圆形的一个部份上第一抛光表面有一及在半圆形的第二部份上有一第二抛光表面。

10.根据权利要求1的抛光垫，其中该抛光垫可在两相反方向的其中一方向中移动，且每一多面向附加物为拥有具一轴本体及一端点的圆柱轴，而在该端点上有一第一抛光表面及有一第二抛光表面沿该轴本体排列。

11.根据权利要求1的抛光垫，其中抛光垫为一抛光皮带，及其中该多面向附加物串到以垂直于该抛光皮带移动轴的一直线方式排列。

12.根据权利要求11的抛光垫，其中每一多面向附加物为具有两小平面的三角脊，及其中第一小平面被以面向与第二小平面相反的一方向的方式来排列。

13.根据权利要求12的抛光垫，其中该抛光皮带可在两相反方向的其中一方向中移动，且其中当该抛光皮带在第一方向移动时，仅有来自各多面向附加物的一第一抛光表面会呈现于该半导体晶圆，及其中当该抛光皮带在第二方向移动时，仅有来自各多面向附加物的一第二抛光表面会呈现于该半导体晶圆。

14.根据权利要求1的抛光垫，其中抛光垫为抛光盘，及其中该多面向附加物串到以正交于该抛光盘的旋转运动方向且自抛光盘中心开始以一径向方式排列。

15.根据权利要求14的抛光垫，其中每一多面向附加物为具有两小平面的三角脊，及其中第一小平面以与第二小平面相反的方向排列。

16.根据权利要求15的抛光垫，其中抛光盘可在两相反方向的其中一方向中旋转，及其中当该抛光盘在一第一方向旋转时，仅有来自每一多面向附加物的第一抛光表面会呈现于该半导体晶圆，及其中当该抛光盘在一第二方向旋转时，仅有来自每一多面向附加物的一第二抛光表面会呈现于该半导体晶圆。

17.一种平面化半导体晶圆的方法，其包括：

在第一方向移动具有多面向附加物串行的一抛光垫；

施用该半导体晶圆于该移动抛光垫；

在第二方向移动抛光垫；及

施用该半导体晶圆于该移动抛光垫。

18.根据权利要求17的方法，其进一步包括在于第一方向移动该抛光垫前先施用一第一磨砂浆液的步骤。

19.根据权利要求18的方法，其进一步包括在于第二方向移动该抛光垫前先施用一第二磨砂浆液的步骤。

20.根据权利要求19的方法，其中该第一及第二磨砂浆液具不同性质。

21.根据权利要求19的方法，其中该第一及第二磨砂浆液具相同性质。

22.根据权利要求17的方法，其中每一多面向附加物的小平面乃正交于该抛光垫的第一及第二移动方向而设置。

23.根据权利要求17的方法，其进一步包括：

在第一施用步骤后自该抛光垫移除该半导体晶圆；及

在移除该半导体晶圆后停止该抛光垫。

24.根据权利要求17的方法，其中该抛光垫为抛光皮带及该第一与第二方向为彼此线性相反(linearly opposite)。

25.根据权利要求17的方法，其中该抛光垫为抛光盘及该第一与第二方向为彼此角度相反。

26.根据权利要求17的方法，其中该第一及第二施用步骤的压力及时间可依据所欲平面化程度而改变。