公開了用于調(diào)控具有一對研磨輪的雙面晶片研磨機中的流體靜壓力的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)和方法使用處理器來測量由所述研磨輪所引取的電流的量。使用模式檢測軟件基于所測得的電流來預測研磨階段。在各個階段通過流量控制閥改變所述流體靜壓力，以改變施加至晶片的夾持壓力并由此改善被加工處理的晶片中的納米拓撲結(jié)構(gòu)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)一般地涉及半導體晶片的同時雙面研磨，更具體地涉及用于改善晶片納米拓撲結(jié)構(gòu)(納米形貌，nanotopology)的雙面研磨機和方法。
技術(shù)介紹
半導體晶片通常用于制造印有電路的集成電路(IC)芯片。電路首先以微縮形式印在晶片的表面上，然后晶片被切割成電路芯片。然而該較小的電路要求晶片表面非常平整且平行，以確保能將電路適當?shù)赜≡诰恼麄€表面上。為了實現(xiàn)這一點，在將晶片從晶錠上切割下來之后，通常利用研磨過程來改善晶片的某些特性(例如，平整度和平行度)。 同時雙面研磨對晶片的兩個側(cè)面同時進行操作并產(chǎn)生具有高度平整表面的晶片。因此，這是一種可取的研磨エ藝。可用來實現(xiàn)該エ藝的雙面研磨機包括由Koyo MachineIndustries Co.，Ltd.制造的那些研磨機。這些研磨機在研磨期間使用晶片夾持裝置將半導體晶片保持住。所述夾持裝置通常包括ー對流體靜カ(靜水壓力/靜液壓，hydrostatic)墊和ー對研磨輪。所述ー對流體靜カ墊和ー對研磨輪以彼此相対的關系定向，以將其間的晶片保持為豎直取向。所述流體靜カ墊有利地在各個墊和晶片表面之間形成流體屏障，以便在研磨期間保持住晶片而不使剛性的墊與晶片有物理接觸。這就減少了可能由物理夾持導致的晶片損傷，并允許晶片以較小的摩擦相對于墊表面在切向上移動(轉(zhuǎn)動)。盡管該研磨過程顯著地提高了所研磨晶片表面的平整度和平行度，但它也會導致晶片表面的拓撲結(jié)構(gòu)和納米拓撲結(jié)構(gòu)(NT)的惡化。納米拓撲結(jié)構(gòu)差導致在后面的拋光(CMP)過程中要去除不均勻的氧化物層。這會導致晶片用戶如IC制造商的顯著的產(chǎn)出(yield)損失。隨著IC制造商邁向22納米エ藝技術(shù)，預計納米拓撲結(jié)構(gòu)的公差將變得更加嚴格。為了確定并解決拓撲結(jié)構(gòu)惡化問題，設備及半導體材料制造商考慮晶片表面的納米拓撲結(jié)構(gòu)。納米拓撲結(jié)構(gòu)被定義為在約O. 2mm至約20_的空間波長內(nèi)晶片表面的起伏偏差。該空間波長非常密切地對應于加工處理后的半導體晶片在納米尺度上的表面特征。上述定義由 Semiconductor Equipment and Materials International(SEMI,半導體行業(yè)的一個全球貿(mào)易協(xié)會)提出(SEMI文件3089)。納米拓撲結(jié)構(gòu)測量晶片的ー個表面的高度偏差(elevational deviations),而不像傳統(tǒng)的平整度測量那樣考慮晶片的厚度變動。已經(jīng)開發(fā)出幾種測量方法來檢測和記錄這些種類的表面變動。例如，測量反射光相對于入射光的偏差可檢測出非常小的表面變動。這些方法用來測量波長內(nèi)的峰谷(PV)變動。雙面研磨是控制最終完成的晶片的納米拓撲結(jié)構(gòu)(NT)的ー種エ藝。在研磨過程中會形成NT缺陷，例如C痕(C-Mark)(中心一般在O至50mm的半徑內(nèi)的PV值)和B環(huán)(中心一般在100至150nm的半徑內(nèi)的PV值)，且NT缺陷可能導致顯著的產(chǎn)出損失。這是兩種由于NT而導致顯著產(chǎn)出損失的缺陷。由于NT而導致?lián)p失的第三種缺陷是在線狀鋸切割時在晶片上產(chǎn)生的進入痕跡。如果研磨輪相對于晶片有利地定向，則雙面研磨能潛在地減輕進入痕跡。在當前的實踐中，在使用電容工具如Kobelco SBff 330研磨之后立即測量晶片的翹曲和TTV，然后對晶片進行蝕刻并利用基于激光的工具如Wafercom進行測量。此后，使晶片經(jīng)歷各種后續(xù)的加工處理，例如邊緣拋光、雙面拋光和最終拋光，以及在用納米測繪儀(nanomapper)檢查NT之前對平整度和邊緣缺陷進行的測量。目前控制NT的方法試圖通過對研磨機進行調(diào)整來解決該問題，但這些方案并未令人滿意地解決NT惡化的誘因。NT惡化的至少ー個誘因被認為是由墊的流體靜カ廓形與進入(incoming)晶片之間的相互作用所決定的夾持狀態(tài)。在晶片被裝載到研磨機中之后，晶片被由晶片相對兩側(cè)的墊所產(chǎn)生的流體靜壓カ夾持住。晶片可基于進入晶片的形狀與流體靜カ墊的流體靜壓カ廓形之間的相互作用在初始夾持狀態(tài)下彈性地變形。在研磨輪開始與晶片接觸之后，存在研磨輪試圖夾緊晶片而不去除大量材料的一段時間。在該時間段，晶片根據(jù)研磨輪的傾斜和移動與初始夾持狀態(tài)之間的相互作用經(jīng)歷進一歩的彈性變形。研磨輪開始研磨晶片，并且一旦達到穩(wěn)定狀態(tài)就從晶片去除材料。隨著材料在穩(wěn)定狀態(tài)下被去除，晶片的NT被認為是研磨輪與晶片的穩(wěn)定狀態(tài)之間的幾何相互作用的函數(shù)。 在已去除設定量的材料之后，研磨輪回退并且晶片的彈性變形逆轉(zhuǎn)。彈性變形在研磨輪回退之后的逆轉(zhuǎn)使NT進ー步惡化。NT惡化的兩個促進因素——研磨輪與晶片的穩(wěn)定狀態(tài)之間的幾何相互作用和彈性變形的逆轉(zhuǎn)——的組合作用難以控制。過去的方法在控制由晶片的弾性變形導致的NT惡化方面所取得的效果不令人滿意。在圖I和2中示意地示出現(xiàn)有技術(shù)的雙面研磨機的典型的晶片夾持裝置I’。研磨輪9’和流體靜カ墊11’彼此獨立地保持晶片W。它們分別限定夾持面71’和73’。研磨輪9’對晶片W產(chǎn)生的夾持壓力的中心在研磨輪的轉(zhuǎn)動軸線67’處，而流體靜カ墊11’對晶片產(chǎn)生的夾持壓力的中心在晶片的中心WC附近。只要夾持面71’和73’在研磨期間保持一致(圖1)，晶片就保持在ー個平面內(nèi)(即，不彎曲)并由研磨輪9’均勻地研磨。有關夾持面對齊的一般討論可參見美國專利No. 6，652，358。然而，如果兩個面71’和73’變得不對齊了，那么研磨輪9’和流體靜カ墊11’的夾持壓力就會在晶片W中產(chǎn)生彎曲カ矩，或者說是流體靜カ夾持カ矩，該カ矩會使晶片在研磨輪開ロ 39’的周緣41’附近總體產(chǎn)生劇烈的彎曲(圖2)。這在晶片W中產(chǎn)生應力高度集中的區(qū)域。夾持面71，和73’的不對齊在雙面研磨操作中是很普遍的，一般是由研磨輪9’相對于流體靜カ墊11’的運動引起的(圖2)。圖2和圖3示意地示出不對齊的可能模式。這些包括三種不同模式的組合。在第一種模式中，研磨輪9’沿著研磨輪的轉(zhuǎn)動軸線67’相對于流體靜カ墊11’平移地產(chǎn)生橫向移動S (圖2)。第二種模式的特征在于，研磨輪9’繞通過各研磨輪中心的水平軸線X產(chǎn)生豎直傾斜VT(圖2和3)。圖2示出第一種模式和第二種模式的組合。在第三種模式中，研磨輪9’繞通過各研磨輪中心的豎直軸線Y產(chǎn)生水平傾斜HT(圖3)。這些模式在圖中被大大地夸大以展示出概念；實際的不對齊相對較小。此外，每個研磨輪9’都能夠獨立于另ー個研磨輪運動，使得左輪的水平傾斜HT可與右輪的水平傾斜不同，對于兩個研磨輪的豎直傾斜VT也是如此。由夾持面71’和73’的不對齊所引起的流體靜カ夾持カ矩的大小與流體靜カ墊11’的設計有夫。例如，夾住晶片W較大面積的墊11’(例如，工作表面積較大的墊)、墊的夾持中心離開研磨輪轉(zhuǎn)動軸線67’距離較遠的墊、對晶片施加的流體靜カ墊夾持カ大的墊(即，將晶片保持得很緊)或具有這些特征的組合的墊一般會引起較大的カ矩。在采用現(xiàn)有技術(shù)的墊11’的夾持裝置I’中(圖4中示出一個現(xiàn)有技術(shù)的墊的ー個例子)，當夾持面71’和73’不對齊吋，晶片W中的彎曲カ矩較大，因為墊11’(包括研磨輪開ロ 39’的周緣41’附近)將晶片夾得非常緊和牢固。晶片不能隨研磨輪9’的運動而調(diào)整，且晶片在開ロ邊緣41’附近劇烈彎曲(圖2)。晶片W不能被均勻地研磨，并且它們產(chǎn)生不希望出現(xiàn)的納米拓撲結(jié)構(gòu)特征，而這些特征不能通過后續(xù)的加工處理(本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.03.26 US 61/317,9191.一種使用以下類型的雙面研磨機對半導體晶片進行加工處理的方法，所述研磨機將晶片保持在一對研磨輪之間以及在其中具有流體靜壓力的一對流體靜力墊之間，所述研磨機包括處理器，該處理器包括檢測由所述研磨機所引取的電流的模式檢測軟件，所述方法包括多個階段，所述多個階段包括 夾持晶片， 研磨晶片，和 使晶片與研磨輪脫離接觸， 使用所述軟件來檢測各個階段并在各個階段改變所述流體靜壓力以改變施加至晶片的夾持壓力，由此改善被加工處理的晶片中的納米拓撲結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過改變經(jīng)過流量控制閥的流量來改變所述流 體靜壓力。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述模式檢測軟件測量由所述研磨機所引取的電流以檢測各個階段。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在研磨階段期間降低所述流體靜壓力。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在研磨階段期間升高所述流體靜壓力。6.一種使用以下類型的雙面研磨機對半導體晶片進行加工處理的方法，所述研磨機在研磨操作期間將晶片保持在一對研磨輪之間以及一對流體靜力墊之間，所述方法包括 在研磨操作的第一階段，在流體靜力墊中建立第一流體靜壓力以初始地夾持晶片， 在研磨操作的第二階段，使流體靜壓力降低至比晶片研磨期間的第一壓力低的第二流體靜壓力，以及 在研磨操作的第三階段，使流體靜壓力升高至第三流體靜壓力以夾持晶片，并由此改善被加工處理的晶片中的納米拓撲結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第三流體靜壓力基本上等于所述第一流體靜壓力。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在晶片研磨期間晶片基本上由研磨輪夾持。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S·S·巴加瓦特，R·R·旺達姆，T·科穆拉，
申請(專利權(quán))人：MEMC電子材料有限公司，
類型：
國別省市：
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