[发明专利]砂布表面整修工具及其生产方法

说明书

本发明涉及一种砂布表面整修工具。更具体地说，本发明涉及一种在机械化学抛光方法中使用的对抛光砂布的表面进行整修的整修工具。

本发明的发明人于本发明的急切调研期间对传统技术做出了如下考虑。

近来，随着半导体装置的高度集成化，用于转换示波图的曝光单元的聚焦限差变得越来越窄了，因而使得传统的软熔法、如玻璃自旋离心涂布(SOG)的涂布法或深腐蚀法等整平工艺很难提供大范围的平整。因此，近来主要地利用了一种由机械及化学作用对半导体基片进行抛光的化学机械抛光或机械化学抛光方法(以下简称“CMP”)。

在CMP机械化泶抛光方法中使用的传统抛光设备将参照相应的附图作如下说明。图13是表示抛光设备一个基本部件的侧视图。如图13所示，该抛光设备包含有一个经过平整加工并校平的旋转台10。旋转台10具有大约50-100cm的直径并由高刚度材料制做，在旋转台10的表面上贴附有厚度大约为1-3mm的(抛光)砂布11。该抛光设备在旋转台10上方还包含有一个与半导体晶片12的直径尺寸相应的支架13，半导体晶片12的表面朝向旋转台10的表面并且相互平行。支架13可通过转轴14驱动。该抛光设备在旋转台10附近还包含有一个用于恢复砂布11表面的整修机构15。

在支架13上装上半导体晶片12之后，支架13被降至砂布11上。接着为半导体晶片加上大约30-600g/m²的压力并同时提供一种抛光剂16。这时，旋转台10及支架13以大约每分钟20-50转的速度同向旋转，从而即可进行抛光。

在对于夹层绝缘薄膜进行机械化学抛光的过程中，例如，作为砂布11，一般使用硬泡沫聚氨脂IC1000(美国Rodale Co.Ltd的商标)，而作为抛光剂16，使用主要包含气化硅石的SC-1(美国Cabot Co.Ltd的商标)。

使用上述材料通过上述相同方式抛光一个半导体晶片会出现砂布11表面上存在的泡沫(微孔)被抛光剂中包含的硅石填塞的现象，从而使得抛光速率降低。

鉴于这一原因，已经有一种通过整修机构15，与半导体晶片12的抛光同时或在预留间隔时间里进行的，对砂布11表面的恢复处理方法被投入应用。请参照“固态技术(Solid State Technology)”1994年10月，左栏第2行至右栏第9行。

整修机构15一般包含一个盘状整修工具，一个整修工具支架及一个在砂布上驱动整修工具的驱动臂。该盘状整修工具上通过镀镍方法固定有金刚砂粒。

整修机构15的作用是消除砂布11表面的填塞，并把砂布11的表面粗糙度恢复到抛光前的初始状态。

图16所示是在未充分整修状态下抛光一个半导体晶片时抛光速度(或速率)变化的曲线图。图中横坐标表示加工件数，纵坐标表示其抛光速度(相对速率)。图中可看出，在未充分整修状态下，半导体晶片的抛光速度有与加工件数成比例下降的趋势，这样带来了生产效率的显著降低。

在CMP机械化学抛光方法中，最重要的是维持稳定的抛光速度，而且为了维持这样的抛光稳定性，用整修机构对砂布的表面处理是最有效的。尤其是整修工具按照其表面粗糙度会得出不同的显著效果。整修工具表面粗糙度包括金钢砂间距和砂粒尺寸大小等。

下面是对一种传统整修工具的描述。图12表示的是一种传统整修工具的横截面图。首先，图12(a)表示金刚砂粒3’嵌入镀镍层2并且固定而不致脱落的情况。通常在CMP机械化学抛光法中使用的金刚砂粒3’具有大约120至240微米(μm)的平均砂粒直径，并且镀镍层2的厚度大约设定在金刚砂粒平均砂粒直径的60％-70％。

在固定金刚砂粒3’时，使用沉积固定法及袋式捕获固定法。在所述任何一种固定方法中，金刚砂粒3’被固定在要固定的材料整个表面上，因此，金刚砂粒5在所示基面1上浮出(即，浮留)。

这些浮出的金刚砂粒5可以与砂布11的波浪形表面上存在的泡沫孔内部相接触，使得填塞泡沫孔的抛光剂的聚积能够被有效消除。

然而，浮出的金刚砂粒5带来这样的问题，即它们被镀镍层2覆盖的程度不超过50％，因而，它们的留存能力较低，很容易脱落到砂布11的表面上，其结果是在半导体晶片12表面上产生了深度约几十微米的不可修复的划痕。