专利名称：抛光垫及其形成的方法
背景技术：
本发明总体上涉及半导体晶片的抛光，并特别涉及一种方法用以连接晶片抛光垫的各部分以形成较大的组合垫，该垫是平面的并防止抛光流体的泄漏。
半导体晶片一般由单晶棒制造，例如硅晶棒，将其切成各个晶片。每个晶片要经受许多工艺操作以便于集成电路装置的装配并改进其容量、性能和可靠性。一般，这些操作减小晶片的厚度、去掉由切片操作造成的损坏和形成平的和反射的表面。半导体晶片的化学—机械式抛光是一种晶片表面平面化的技术。其一般涉及用一抛光垫在溶液中摩擦一晶片以产生一极平的、高度反射的和无损伤的表面，其中所述溶液包含一种磨料和化学物，例如胶质氧化硅和碱性蚀刻剂。
为了使半导体晶片的制备产量最高，用抛光机来同时抛光许多晶片。抛光机一般将15与30之间的晶片固定于夹头中，各夹头相对于旋转的圆形转台或工作台运动，转台上覆盖一抛光垫。一连串抛光溶液或稀浆发放在垫的表面上同时垫紧压住晶片。单面抛光机具有一个工作台用以抛光晶片的一面，而双面抛光机具有两个工作台以同时抛光晶片的上面和下面。工作台一般用铸铁制成，而抛光垫一般用浸渍聚酯毡的聚氨酯制成，其厚度在1.5和2.0mm之间。抛光垫用粘合衬料粘附到工作台表面上。工作台和抛光垫必须是极平的以确保抛光的晶片也是极平的。在抛光的过程中，晶片夹头和工作台在一预定的时间内相互相反方向旋转，一般持续时间为50分钟。
具有较大尺寸的工作台的抛光机能够抛光较大数量的晶片，从而相对于较小的工作台提高产量。硅片制造厂采用具有直径如2000mm那样大的工作台的抛光机。然而，抛光垫制造厂一般不生产直径大于约1500mm的圆形垫，也不生产大到足以由其切成2000mm直径的圆的矩形垫。因此，必须将较小的部分抛光垫连接在一起以形成较大尺寸的组合垫。一般，将两半圆形的垫在沿一直径上的接缝处连接起来以形成圆形的组合垫。
不幸的是，各部分垫连接在一起的接缝产生泄漏。抛光稀浆可以通过未完全密封的接缝处的缝隙进入垫与工作台接触的下面。稀浆的湿度导致工作台表面迅速氧化。形成铁锈并污染稀浆，经常在稀浆中扩散而通过接缝回到垫的前面，在那里铁锈降低垫的寿命并造成晶片上的铁污染，其显著地降低晶片表面的质量。
一个可能的解决方案是用粘合涂料如喷涂的密封剂密封接缝，以便防止稀浆通过缝隙并接触工作台。密封剂对抛光垫附加上外来材料，其不是均匀分布的，形成局部隆起和不规则的垫柔性区域而降低垫的有效平面度和随后降低用该垫抛光的晶片的平面度。因此用粘合涂料密封接缝是个不适当的解法。
发明内容
在本发明的若干目的和特征当中可以指出的是，提供一种方法用于将各抛光垫连接在一起以形成抛光机用的较大的垫，该抛光机完成硅片的化学—机械式抛光；提供这样一种方法，其形成沿整个垫是均匀平坦的抛光垫；提供这样一种方法，其形成一抛光垫而不用粘合涂料；提供这样一种方法，其防止晶片受铁的污染；提供至少由两邻接的抛光垫形成的一个抛光垫用于覆盖抛光机的较大的工作台；以及提供这样一种方法和抛光垫，它们是经济的。
概括地说，本发明的方法用于将第一抛光垫与第二抛光垫连接在一起以形成抛光机用的较大的垫，该抛光机完成硅片的化学—机械式抛光，该方法包括将第一抛光垫放在一表面上并将第二垫放在该表面上使第二垫的一部分盖在第一垫的一部分上面，形成一搭接区域。将第一和第二垫在搭接区域内切穿以形成第一垫上的第一切边和第二垫上的第二切边。第一和第二切边的形状是互补的。使第一切边与第二切边接合，并在第一和第二切边处将第一垫连接于第二垫。
在另一方面，本发明用于覆盖对硅片完成化学—机械式抛光的抛光机的工作台之组合抛光垫由至少两个邻接的抛光垫形成。组合垫包括由抛光材料构成的第一垫和第二垫，其中第一垫是平面的并具有至少一个斜切的边缘并沿该边缘的全长倾斜一大体上不变的角度，第二垫是平面的并具有至少一个斜切的边缘并沿该边缘的全长倾斜一大体上不变的角度。第二垫的斜切边缘的角度以互补的方式匹配第一垫的斜切边缘的角度，两斜切的边缘在总体上面对面接合并在一接缝处连接在一起。组合垫的一表面连续通过接缝。
本发明的其他目的和特征由下文将更为清楚并部分地指出。
附图简述
图1为本发明的组合抛光垫的平面图，用于覆盖对硅片完成化学—机械式抛光的抛光机之工作台。
图2为本发明的方法中的总形状为半圆形的第一部分垫的平面图，用于与一第二垫连接。
图3为一搭接切成第一和第二垫的局部视图。
各附图中相同的标号表示相同的部分。
优选实施例详述现在参照附图，特别是图1，总体用10表示由两个邻接的部分垫形成的组合垫用以覆盖对硅片完成化学一机械式抛光的抛光机之工作台。该抛光垫10是平面的并且大体上成形为圆环12的形式，在其覆盖工作台时与工作台(未示出)的形状合适地对齐。垫10的外径14接近工作台的外径，并且垫的内径16接近工作台的内径。当在存在抛光流体的情况下垫10摩擦晶片时其抛光硅片，一般与此同时工作台和晶片相互沿相反的方向旋转。
垫10是一组合垫，由在一接缝18处连接第一部分垫20和第二部分垫22形成。在该优选的实施方案中，将第一和第二部分垫20、22在基本上沿圆环12的直径28定位的接缝18处连接起业。然而，可以设想该组合垫10可以由任何数目任何形状的部分垫形成以便形成接近工作台形状的一个组合垫。在该优选的实施方案中，各部分垫均由抛光材料构成，例如浸渍聚酯毡的聚氨酯，其厚度在1.5和2.0mm之间。一般，各垫的下面涂有粘合衬料，其上覆盖一覆盖物例如玻璃状纸，去掉覆盖物就露出粘合剂。
部分垫20、22具有半圆环24的总形状，如图2中所示，其具有通过直径28延伸的较窄的带条26，限定半圆形状的一端。如果部分垫20、22设置成图2中所示的矩形形状30或其他的非半圆形状，则将垫用刀或锐利的工具切成要求的半圆形状24。实践中，已发现垫10的初始尺寸稍大于工作台的是有利的。对于2000mm直径的垫，带条26超过半圆24的直径28延伸约40mm，半圆24的外径32比工作台直径大约25mm，并且半圆的内径34比工作台的内径小约6mm。
部分垫20、22在接缝18处的连接是本发明用于将各部分垫连接在一起以形成较大的组合垫10的方法中的关键部分。该方法从将第一部分垫放在工作台的一表面上开始。将第一垫细心地定位在工作台上以使垫20的半圆24与工作台的圆对齐。将第一垫20通过以下方法固定于工作台，即通过逐步抬起垫的各小部分，去掉一部分玻璃状纸以露出粘合剂，并将垫的该部分放到工作台上同时细心地避免垫与工作台之间的缝隙或气泡。在采用一辊子或用手将该垫慢慢地紧压在工作台上以后第一垫20就粘合于工作台。不压第一垫20的超过直径28延伸并限定半圆24的端部的小带条26，以便该带条不粘合于工作台。第二垫22放在工作台的表面上，与工作台对齐并按照图1所示定位以使第二垫的一部分盖在第一垫20的一部分上面，形成一搭接区域36。在该实施例中，对于2000mm直径的垫10将垫20、22的尺寸确定成和定位成使搭接区域36的宽度在50和80mm之间。在本发明的范围内可以设想其他尺寸的搭接区域。细心地去掉覆盖第二垫22的粘合衬料的玻璃状纸，露出粘合剂以便在用如第一垫20同样的方式将该垫紧压在工作台上以后使第二垫粘合于工作台。不压第二垫22在搭接区域36的那部分，以便该部分不粘合于工作台。垫20、22的内外圆周修整成与工作台的内外圆周相一致。
用锐利的刀或其他切削工具将第一和第二垫20、22在搭接区域36内切开。切割步骤大体上在一直线上沿圆环12的直径28并且相对于工作台表面成一不变的倾斜角38来进行。形成第一切割线40，其沿搭接的垫20、22的一半延伸如图1中所示，并且形成第二切割线42，其与第一切割线对齐并沿各垫的另一半延伸。一般使用一直尺或导向工具来帮助大体上切割直线。各切割线40、42将第一垫20的一片和同时将第二垫22的一片切离留下的各垫尺寸，各切去的片接近等于在通过切割的搭接区域36内的带条26。一般，对于2000mm直径的垫切去的各片的宽度在25和38mm之间。
切割各垫的步骤在第一垫20上形成第一切边44而在第二垫22上形成第二切边46。在切割过程中切削工具相对于表面保持大体上不变的倾斜角38，从而在切割的全长以不变的角度38形成第一切边44和第二切边46。如图3中所示，第一和第二切边44、46的形状是互补的，因为各切边是由同一切割操作形成的，并且各切边在总体上是相互对齐的。在该优选的实施方案中，倾斜角38相对于垫10的平面在45°和60°之间以形成斜切的边缘44和46。
倾斜角38的方位选择性地选成使边缘44、46离开垫10上抛光流体的前进方向48倾斜。工作台和垫沿第一方向(例如顺时针方向)旋转，而晶片夹头和抛光流体一起沿第二方向(例如反时针方向)旋转，其与第一方向相反。切割的步骤是在刀具沿第一方向倾斜切割时完成的(即一切边从垫的前面的抛光面50大体上沿第一方向向工作台延伸。)第一和第二切边44、46离开抛光流体的预期前进方向48倾斜以便防止流体在第一与第二切边之间通过。因此，第一和第二切边40、42在相互相反的方向形成。
切开以后，去掉各切去的片，并使切边44、46接合。将第一和第二垫20、22紧压在工作台的表面上，同时将第一和第二切边44、46压在一起，并待一定时间。在该优选的实施方案中，通过施加至少约1500dN的力将垫20、22压住一到两小时的时间以便紧紧地使第一垫粘合于第二垫。以这种方式一个垫的聚氨酯和聚酯自然地与另一垫的同样材料粘合在一起。对于双面抛光机，将垫20、22压在一起的步骤一般通过操作抛光机使上工作台紧压在下工作台上来实现。对于单面抛光机，将垫20、22丈夫在一起的步骤可以通过将一抛光块或其他工具紧压在垫和工作台上来完成。
实际上，由这种方法形成的接缝18在组合垫10上是看不见的。组合垫10没有任何涂敷的粘合材料，并且该垫是密封的从而防止了抛光流体和铁锈通过切边。垫10具有连续通过接缝的抛光表面50，该表面是均匀平坦的并可以将晶片抛光到高的表面质量和极高的平面度。
对于双面抛光机，将该方法完成至少一次以形成覆盖下工作台的抛光垫10，并且再重复至少一次以形成覆盖上工作台的抛光垫10，从而形成两工作台的垫。对于上工作台，部分垫20、22放在下工作台上使粘合面向上。剥去玻璃状纸保护衬料以后，降下上工作台直到部分垫20、22粘合于上工作台为止。类似于对工作台的方法进行切割，但沿大体上向上的方向进行切割。
根据以上所述，应该看出达到了本发明的若干目的并获得了其他一些有利的结果。
由于在以上所述内容中可以做出各种改变而并不偏离本发明的范围，以上描述中包括的和附图中所示的全部内容之意图应该理解为是示例性的而无限定的意思。
权利要求
1.用于将第一抛光垫与第二抛光垫连接在一起以形成抛光机用的较大的垫之方法，该抛光机完成硅片的化学—机械式抛光，该方法包括将第一抛光垫放在一表面上；将第二垫放在该表面上使第二垫的一部分盖在第一垫的一部分上面，形成一搭接区域；在搭接区域内切穿第一和第二垫以形成第一垫上的第一切边和第二垫上的第二切边，第一和第二切边的形状是互补的；使第一和第二切边接合；以及将第一垫在第一和第二切边处连接于第二垫。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，使用一切削工具完成切割步骤，该切割工具在切割过程中相对于表面保持一大体上不变的倾斜角，从而对切割的全长以不变的角度形成第一切边和第二切边。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，以倾斜角为锐角来完成切割步骤，沿大体上与第二方向相反的第一方向进行切割，该第二方向为在抛光机操作过程中期望抛光流体在表面上流动的方向，从而使第一和第二切边离开第二方向倾斜以便防止抛光流体在第一和第二切边之间通过。
4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，倾斜角相对于表面在45°与60°之间。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于还包括将第一和第二垫紧压在表面上一定时间的步骤以使第一垫上的第一切边与第二垫上的互补的第二切边粘合成平面的形式而不用任何涂敷的衬料，从而将两垫连接在一起。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，紧压的步骤是在施加至少约1500dN的力待至少约一小时的时间时完成的。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将该方法完成至少一次以形成覆盖双面抛光机的下表面的抛光垫，并且再重复至少一次以形成覆盖抛光机的上表面的抛光垫，从而形成抛光机的两表面用的垫。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，放置第一抛光垫的步骤包括将第一垫连接于表面，并且放置第二抛光垫的步骤包括将第二垫总体上邻接于第一垫连接于该表面。
9.覆盖对硅片完成化学—机械式抛光的抛光机的工作台之组合抛光垫，该组合垫由至少两个邻接的抛光垫形成，该组合垫包括由抛光材料构成的第一垫，该第一垫是平面的并具有至少一个斜切的边缘并沿该边缘的全长倾斜一大体上不变的角度；以及由抛光材料构成的第二垫，该第二垫是平面的并具有至少一个斜切的边缘并沿该边缘的全长倾斜一大体上不变的角度，该角度互补于第一垫的斜切边缘的角度；两斜切的边缘在总体上面对面接合并在一接缝处连接在一起，组合垫的一表面连续通过接缝。
10.按照权利要求9所述的抛光垫，其特征在于各斜切的边缘粘合在一起而其接缝没有任何涂敷的粘合材料。
11.按照权利要求9所述的抛光垫，其特征在于各斜切的边缘是相互对齐的。
12.按照权利要求9所述的抛光垫，其特征在于，所述第一垫和第二垫总体上成形为圆环形状，所述接缝基本上位于圆的一直径上。
13.按照权利要求9所述的抛光垫，其特征在于所述第一垫和第二垫由聚氨酯和聚酯制成。
全文摘要
用于将第一抛光垫(20)与第二抛光垫(22)连接在一起以形成抛光机用的较大的垫(10)之方法,该抛光机完成硅片的化学－机械式抛光。该方法包括将第一抛光垫(20)放在一表面上并将第二垫(22)放在该表面上使第二垫(22)的一部分盖在第一垫(20)的一部分上面,形成一搭接区域(36)。将第一和第二垫(20、22)在搭接区域内切穿以形成第一垫(20)上的第一切边(44)和第二垫(22)上的第二切边(46),第一和第二切边(44、46)的形状是互补的。使第一和第二切边(44、46)接合,并将第一垫(20)在第一和第二切边(44、46)处连接于第二垫(22)。
文档编号B24B37/00GK1341049SQ00803969
公开日2002年3月20日 申请日期2000年2月2日 优先权日1999年2月18日
发明者国强·D·张, 拉尔夫·V·沃格尔格桑, 格雷戈里·波茨, 亨利·F·埃克 申请人:Memc电子材料有限公司