[发明专利]半导体抛光晶片平滑度的控制方法和设备

说明书

本发明涉及半导体抛光晶片平滑度的控制。更为具体地说，本发明涉及通过直接测定抛光垫板来确定抛光垫板平滑度以保持在垫板上抛光的半导体晶片表面的平滑度。

通常的半导体晶片成形加工过程的最终步骤是在半导体晶片一面上产生一个高度反射的、无损伤的和平滑的表面。半导体晶片必须抛光得特别平滑以备以电子束印刷或光学印刷工艺在晶片上印制电路。为了保持可以细至1微米或更小的线条的清晰度，有待在上面印制电路的晶片表面的平滑度是至关重要的。

半导体晶片的抛光是用机械化学工艺来实现的，其中旋转的抛光垫板用抛光软膏研磨晶片。在通常的半导体晶片抛光机中，晶片的表面用蜡粘接而平贴于抛光座。晶片和抛光座的组合然后由抛光臂杆以强力压靠旋转的抛光垫板的抛光表面(亦即垫板的上表面面积中接触和抛光晶片的那一部分)。此抛光臂杆也可使晶片随着垫板在它下面旋转而以摆动方式从一边到一边地在抛光垫板上面移动。刚硬的抛光座可提供一个参照平面，相对于它，晶片的抛光表面通过抛光被成形加工为基本上平行的、平滑的平面。结果，晶片的对置两表面是彼此平行的。

一般粗糙的抛光机垫板是由用聚氨基甲酸乙酯树脂浸渍过的聚酯纤维制成的。垫板结构在纤维用树脂浸渍以后仍然是充分多孔的，以便在晶片下面携带软膏。垫板可以具有一个中心孔口，以致垫板具有环形形状。软膏一般是由特细颗粒在含水介质中的胶体悬浮液连同可稳定胶体的各种添加剂一起组成的。其他一些添加剂也可以用来增加软膏的化学反应性，以便增加抛光速率。

抛光垫板必须始终是充分平滑的，以便产生具有平滑的抛光表面的晶片。不过，在许多抛光循环以后，抛光垫板上的热量和压力会导致垫板在其环形内外边沿范围之间的中心环形区域成为压扁的，以致它薄于内外边沿范围。因而，垫板抛光表面的横截面轮廓成为凹下的。由凹下形横截面的垫板到抛光出来的晶片，在成形加工之后，带有比较凸出而不是平滑的抛光表面。于是，抛光垫板必须通过磨掉内外边沿范围来重新成形加工而把垫板的内外边沿范围降低到中心区域的水平。

当前，用于控制被抛光的半导体晶片平滑度的各种技术依赖于它们被抛光之后取自半导体晶片的测定结果。然后依据从半导体晶片获取的测定数据作出对抛光垫板的调节，因为抛光垫板的平滑度直接相关于已抛光的半导体晶片的形状。这种类型的测定系统的问题是，由超出合格平滑度允差的抛光垫板所抛光的半导体晶片在测定半导体晶片与校正抛光垫板之间的延搁时间期间会造成生产延误和产量损失。

本发明的若干目的之中可以指出：提供用于直接测定抛光垫板形状的设备和方法；提供可提高半导体晶片产量的设备和方法；提供可提高晶片生产率的设备和方法；以及提供使用简单而具有成本效益的设备和方法。

本发明的设备通过直接测定垫板来确定大体上圆形抛光垫板的平滑度以供保持垫板平滑度和在抛光机抛光垫板上抛光的物件表面的平滑度之用。一般，此设备包括测定装置和安装着测定装置并制作得伸展在至少一部分抛光垫板上方的机架。测定装置能够在沿着所述抛光垫板部分的许多位置处测定抛光垫板上表面与参照平面之间的距离。此设备还包括控制装置，用于控制测定装置以从事在许多位置处的测定。控制装置设计得可以指示是否垫板部分的平滑度脱出预定的技术要求。

在本发明的另一方面中，一种用于通过直接测定垫板来确定大体上圆形抛光垫板平滑度以供保持在抛光垫板上抛光的物件表面的平滑度之用的方法包括通过直接测定抛光垫板来确定抛光垫板平滑度和如果抛光垫板平滑度脱出技术要求限度则成形加工此垫板等步骤。

其他各项目的和特点将部分是显见的和部分在此后指出。

图1是一种设备的前视主面图，此设备用于测定装在抛光台上的抛光垫板的平滑度；

图2是图1中设备的右侧视主面图，一些部分破除以显示细节；

图3是图1中设备的后视主面图；

图4是图1中设备的顶视平面图；

图5是图1中设备的框图；

图6是测定装置第二实施例的前视主面图，图示此装置装在抛光台上的抛光垫板上面；

图7是图6中设备的框图。

对应的各部分，在所有的几幅图纸上的视图中，由对应的参照编号标示。