专利名称：裸半导体晶片的单面抛光的方法
裸半导体晶片的单面抛光的方法本发明涉及一种用于利用抛光头对裸(非结构化的)半导体晶片进行单面抛光(CMP,化学机械抛光)的方法，该抛光头具有由弹性材料制成的 膜，利用该膜，将抛光压力传递到待抛光的半导体晶片的背面上。这种具 有膜(膜载体)的抛光头(或载体头)特别用于使电子元件的结构平坦化。 然而，偶尔也有将它们用于抛光裸半导体晶片的报导。US 2002/0077039 A 中可以找到这样的实例。CMP的中心目的是实现所抛光的半导体晶片的最大 化的高的整体和局部平面度。抛光布经常设有由凹槽形成的表面结构(纹理)。所述凹槽有助于抛光 布上的抛光剂的均匀分布，从而也有助于半导体晶片的均匀抛光。US 2005/0202761 Al描述了使用设有凹槽的抛光布的CMP方法，该方法在抛光 剂的分布和消耗方面被最优化。在局部平面度方面，对裸半导体晶片的特性的要求不断地提高，尤其 是在纳米形貌波长谱中，并且为了能够满足这些要求，特定的努力是必需 的。由本发明申请的发明人进行的实验已经表明结合纹理化的抛光布， 使用膜抛光头来抛光裸半导体晶片的效果是所抛光的半导体晶片的纳米形 貌不满足要求。因此，发明人的目的是克服这种不足，并且提供一种用于 利用抛光头对裸半导体晶片进行单面抛光的方法，该抛光头具有由弹性材 料制成的膜，其充分满足现代的需要。通过一种用于利用抛光头对裸半导体晶片进行单面抛光的方法来实现 该目的，该抛光头具有由弹性材料制成的膜，利用该膜，将抛光压力传递 到待抛光的半导体晶片的背面上，其中，在供应抛光剂的同时将半导体晶 片压靠在具有平滑表面的抛光布上，并且利用固定环(retainer ring)来 防止半导体晶片从膜上滑离，并且其中固定环面对抛光布的侧表面上设有 沟槽(channel)。发明人在他们的研究过程中确定不利的纳米形貌基本上可归因于所 使用的抛光布的表面结构。抛光布设有凹槽图案，从而实现将抛光剂供应给抛光布的整个表面，并且便于在抛光之后将半导体晶片从抛光布提起。
本发明所要求的方法排除了这样的抛光布，从而能够实现需要的纳米 形貌。替代地，在没有纹理，即具有平滑表面的抛光布上抛光半导体晶片， 所述平滑表面意味着没有人为添加的例如凹槽或凹口等凹陷，也没有人为 添加的例如皱摺或凸起等隆起的表面。仅需要抛光布的表面的那些在抛光 期间与半导体晶片接触的区域是平滑的。
然而，使用具有平滑表面的抛光布也带来问题，该问题可以通过使用 纹理化的抛光布来避免。抛光布中的凹槽有助于在抛光之后从抛光布提起 半导体晶片。包含在抛光布和半导体晶片之间的抛光剂确保半导体晶片牢 固地附着到抛光布上。抛光头的膜较软，使得在从平滑的抛光布提起抛光 头时半导体晶片易于被倾斜并易于与膜分离。当试图用抛光头来将半导体 晶片从抛光布提起时，半导体晶片可因此留在抛光布上。为了避免这种情
况，在根据本发明的方法中，在抛光之后，以优选不低于30 mm/min和不 高于50 mm/min的速度从抛光布提起抛光头。速度较高，常常会发生半导 体晶片被留在抛光布上的情况。而且，优选地，在抛光之后、提离抛光布 之前，利用抛光布中的凹槽或利用抛光板的边缘来引导抛光头。这同样用 于降低半导体晶片的附着力。凹槽位于抛光布在抛光期间未被半导体晶片 覆盖的区域中，优选位于边缘区域中，这是由于根据本发明需要一种平滑 的抛光布来进行抛光。
另一个质量参数是雾度(haze)(微粗糙度)，该质量参数对于裸半导体 晶片的抛光来说是必须考虑的。已经发现，当将固定环用于抛光时，获得 特别低的雾度值，其中该固定环在面对抛光布的侧表面上具有沟槽。在例 如US 6,224,472 Bl中描述了合适的固定环。为了对直径为300mm的裸半 导体晶片进行抛光，优选沟槽的数目至少为30，尤其优选至少为45，这是 由于雾度(微粗糙度)倾向于随着沟槽数目的增大而降低。
必须保护裸半导体晶片，使其免受由金属杂质或颗粒引起的污染。因 此，在抛光期间直接接触半导体晶片的抛光头的膜必须由合适的材料构成。 所述抛光头的膜应该尽可能不释放金属并且具有可能的最低的摩擦系数， 以便形成尽可能少的颗粒。由硅酮制成的膜已被证明是特别适合的。
以下将通过比较实例和对比例来说明本发明的成功之处。实例和对比例
对由硅制成的直径为300mm的半导体晶片进行单面抛光，并就纳米形
貌来对抛光结果进行检验。利用根据本发明的方法所抛光的半导体晶片组 在抛光后表现出较好的纳米形貌，虽然该组半导体晶片是在与对比例的半 导体晶片相同的条件下被抛光的。唯一的差别在于对比例的半导体晶片是
在纹理化的抛光布上被抛光的。
图1和图2分别示出了实例的半导体晶片 和对比例的半导体晶片上的纳米形貌测量的结果。在对比例的半导体晶片 的情况下，可以清楚地看见抛光布的纹理的痕迹(图2)，这意味着纳米形 貌被破坏。
权利要求
1、一种用于利用抛光头对裸半导体晶片进行单面抛光的方法，该抛光头具有由弹性材料制成的膜，利用该膜，将抛光压力传递到待抛光的半导体晶片的背面上，其中，在供应抛光剂的同时将所述半导体晶片压靠在具有平滑表面的抛光布上，并且利用固定环来防止所述半导体晶片从所述膜上滑离，并且其中所述固定环面对所述抛光布的侧表面上设有沟槽。
2、 如权利要求1所述的方法，其中，使用其沟槽数目至少等于30的 固定环。
3、 如权利要求1或2所述的方法，其中，在所述抛光之后并且在从所 述抛光布提起所述抛光头之前，利用所述抛光布中的凹槽或所述抛光布的 边缘来引导所述半导体晶片。
4、 如权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中，在所述抛光之后， 以不高于50 mm/min的速度从所述抛光布提起所述抛光头。
5、 如权利要求1到4中的任一项所述的方法，其中，借助于由硅酮制 成的膜来抛光所述半导体晶片。
全文摘要
本发明涉及一种用于利用抛光头对裸半导体晶片进行单面抛光的方法，该抛光头具有由弹性材料制成的膜，利用该膜，将抛光压力传递到待抛光的半导体晶片的背面上，其中，在供应抛光剂的同时将所述半导体晶片压靠在具有平滑表面的抛光布上，并且利用固定环来防止所述半导体晶片从所述膜上滑离。所述固定环面对所述抛光布的侧表面上设有沟槽。
文档编号B24B29/00GK101320690SQ200810094829
公开日2008年12月10日 申请日期2008年4月28日 优先权日2007年6月6日
发明者K·勒特格, K-P·迈尔, N·格雷姆 申请人:硅电子股份公司