[发明专利]晶片针钉卡盘制造和修理

说明书

在以构成支撑表面的针钉或“台面”为特征的晶片卡盘设计中，将这些针钉工程设计成具有环形形状或工程设计成含有孔或凹坑使该晶片的粘附性最小化，并且改善晶片沉降。本发明的另一个方面是一种用于赋予表面、诸如晶片卡盘的支撑表面平坦度和粗糙度或恢复其平坦度和粗糙度的工具和方法。该工具被成形成使得与正被处理的表面的接触是圆形或环带。该处理方法可以在专用设备中进行，或者在半导体制造设备中原位进行。该工具小于该晶片针钉卡盘的直径，并且可接近有待研磨的高点的空间频率。该工具相对于该支撑表面的移动使得该支撑表面的所有区域或仅需要校正的那些区域可由该工具进行加工。

相关申请的交叉引用

本专利文献要求2014年11月25日提交的美国临时专利申请号62/084,417以及2014年11月23日提交的美国临时专利申请序列号62/083,283的优先权，每个专利申请的标题都为“针钉卡盘制造和修理(Pin chuck fabrication and repair)”，并且每一个都是以Edward Gratrix的名义授予的。在准许的情况下，这些临时专利申请中的每一个的全部内容通过引用结合在此。

关于美国联邦政府资助的研究的声明

无。

技术领域

本发明涉及被称为用于支撑晶片的“卡盘”的结构，这些晶片诸如用于加工的半导体(例如，硅)晶片，该加工可以是但不限于光刻。此外，本发明还涉及用于研磨此类卡盘以赋予所希望的平坦度和粗糙度的工具，特别是在卡盘已投入使用之后；也就是说，它还涉及用于修理卡盘的工具。

背景技术

随着摩尔定律推动着半导体特征结构的大小被设置得越来越小，对高精度晶片处置部件的要求也有所增加。实现所需精度的难度也在增长。例如，硅晶片，当要制造硅晶片时，微处理器芯片必须精确地放置在加工机器中。晶片通常由真空处置设备进行处置。晶片在其自身重量下非常轻微地下垂。当下垂晶片下降到晶片卡盘时，下垂晶片“希望”变平，但是可能由于受到晶片与卡盘之间的摩擦的阻碍，而不能如愿。这有时被称为“粘性”问题。在此方面，金属氧化物是值得注意的，并且二氧化硅也不例外。解决或至少改善这个问题的努力之一是使晶片与卡盘之间的接触面积最小化。这种特殊的设计解决方案可采取将(通常规则地间隔开的)具有均匀高度的多个“平台”设计成均匀的形式。这些平台被称为“针钉”或“台面”，这些针钉限定了可放置半导体晶片的非常平坦的支撑表面。这些针钉有助于减少摩擦，使得晶片可横向移动穿过台面，因为晶片在沉降到台面上时会变平。针钉有助于减少晶片粘附，但在此方面还需要进一步改进。

考虑到这一点，晶片处置部件的主要希望特征结构是高机械稳定性(高刚度和低密度)、高热稳定性(高导热性和低热膨胀系数)、低金属污染、高公差的机械加工性、低磨损(以保持精度)、低摩擦(以防止晶片粘附)以及可被制造成高达450mm的大小的能力。

碳化硅(SiC)具有用作晶片卡盘的希望的性质：(举三个例子)低密度、低热膨胀系数和高导热性。

碳化硅基主体可通过反应渗透技术被制成近净形，并且此类技术已经进行了数十年。通常，这种反应性渗透方法需要在真空或惰性气氛环境中使熔融硅(Si)与含有碳化硅加碳的多孔物质接触。产生了润湿条件，结果就是熔融硅通过毛细管作用被吸引到物质中，其中它与碳发生反应以形成另外的碳化硅。这种原位碳化硅通常是互连的。通常所希望的是密体，因此该工艺通常在额外的硅的存在下进行。因此，所得到的复合体主要含碳化硅，还含一些未反应的硅(其也是互连的)，并且可以简化符号称为Si/SiC。用于制造此类复合体的工艺被可互换地称为“反应成形”、“反应结合”、“反应性渗透”或“自结合”。在较新的技术中，为了增加柔性，除SiC之外的一种或多种材料可代替多孔物质中的一些或全部的SiC。例如，用金刚石微粒代替一些这种SiC可产生金刚石/SiC复合材料。