[发明专利]用于研磨半导体晶片的方法

说明书

本发明涉及一种用于研磨半导体晶片的方法。

半导体晶片的机械加工用来去除锯切波纹、去除更粗糙的锯切方法在晶体形状(crystalline fashion)中损伤的表层或由锯线污染的表层，并主要用于半导体晶片的总体平整。表面研磨(单面，双面)及精研已为人所知，边缘机械处理步骤也已是知道的。

在单面研磨的情况下，半导体晶片的背面被固定在支承体(“卡盘”)上，通过旋转支承体和研磨盘以及径向慢速进给(deliver)，由杯式(cup)研磨盘对其正面进行平整。例如，用于半导体晶片表面研磨的方法和装置从US 3,905,162和US 5,400,548或EP 0955126已为人所知。在此情况下，半导体晶片的其一个表面稳固地固定在晶片固定器上，而其相对的表面利用晶片固定器和研磨盘的旋转及其相互压迫，通过研磨盘进行处理。在此情况下，半导体晶片固定在晶片固定器上，其方式能使其中心基本上对应于晶片固定器的旋转中心。此外，研磨盘的布置方式应能使半导体晶片的旋转中心到达由研磨盘的齿形成的工作区或边缘区。结果，研磨平面不用做任何运动，半导体晶片的整个表面就可以得到研磨。

在同步双面研磨(“双盘研磨”，DDG)的情况下，半导体晶片的双面同时处理，其方式应使晶片能在安装于相对的共线心轴上的两个研磨盘之间自由浮动，并能在方法中得到引导，其方式应使其能在作用于正面和背面的水垫(流体静力学原理)或气垫(气体静力学原理)之间在轴向基本上没有约束力，并通过围绕的薄导向环或单个的径向辐条防止其在径向松散地飘离开。

在研磨过程中-单面和双面研磨方法均适用-有必要冷却研磨工具和/或所处理的半导体晶片。传统上用水或去离子作冷却剂。商业的研磨机械有例如Disco Corp.的DFG 8540型和DFG 8560型(“Grinder 800系列”)，这两种型号分别适合于研磨直径100-200mm和200-300mm晶片，可在工厂对其配备真空单元，以保证在研磨过程中保持1或3l/min(升/分钟)的恒定冷却剂流速，冷却剂流速具体取决于冷却剂的温度(低于22℃的温度下恒定在1l/min，大于22℃的温度下恒定在3l/min)。

例如，双面研磨机还可从Koyo Machine Industries Co.Ltd.得到。举例来说，DXSG320型合适用于直径300mm的晶片的DDG研磨。垂直以及水平心轴两者均可与特殊的金刚石研磨工具组合使用。这些研磨工具分别设计为仅切割边缘、能结合快速的推进速度、且几乎不产生热量。将待处理的半导体晶片用水压垫从两面固定在输送环中。晶片仅通过一个小拖柄(lug)驱动，该小拖柄啮合到半导体晶片的取向缺口中。用这种方法可以保证半导体晶片的无应力安装。

在精研的情况下，在上工作盘和下工作盘之间提供含磨擦材料的浆液，半导体晶片在特定的压力下移动，从而除去半导体材料，其中工作盘通常由钢组成，并且一般配备有用于更好分散精研剂的通道。然而，精研并不是本发明主题的一部分。

DE 10344602A1和DE 102006032455A1公开了用于同时对多个半导体晶片的两个面进行同步研磨的方法，其中的运动顺序类似于精研，但是其特征在于使用了研磨剂，所述研磨剂牢固地结合在适用于工作盘的工作层(“薄膜”，“垫子”)中。处理过程中，将半导体晶片插入到薄的引导盒中，即所谓的运载装置中，所述引导盒具有相应的用于容纳半导体晶片的开口。运载装置带有外齿，外齿啮合到滚动装置中，滚动装置包括内齿环和外齿环，并且其通过所述滚动装置在上下工作盘之间形成的工作间隙中移动。运载装置带有开口，经由该开口冷却剂可以在下工作盘和上工作盘之间交换，以使上工作层和下工作层总是处于相同的温度下。

以上所提及的所有研磨方法都会在半导体晶片上留下明显的破坏。破坏应该理解为是指由于机械加工造成的表面附近的晶体破坏(“亚表面破坏”)。研磨之后半导体晶片表面上的划痕及由机械引起的其它缺陷也构成了这类破坏。所述晶体破坏必须通过后续的蚀刻方法予以消除。然而-如为本领域技术人员所知-这些蚀刻方法会不利地影响半导体晶片的几何结构，尤其是边缘几何结构和纳米形貌。由于蚀刻后的纳米形貌差，为了实现所要求的纳米形貌，必须要做更长的清除抛光处理。

因此，本领域技术人员设法在最大程度上减少研磨之后的破坏，并希望在研磨之后，能够提供具有最佳几何结构和纳米形貌的半导体晶片，但主要是要明显减少破坏。这有可能会使蚀刻方法可以全部省略。然而，主要是使得在抛光过程中的加工时间有可能更短，因为首先是获得最佳的表面粗糙度，而不是修正纳米形貌。