用于修饰半导体晶片的固定磨具的制作方法

专利名称：用于修饰半导体晶片的固定磨具的制作方法
背景技术：
本发明涉及对半导体晶片修饰用的固定磨具刚性基底的改进。
在半导体晶片制造中利用化学机械平面化(CMP)工艺对半导体晶片进行抛光和平面化。CMP工艺包括将磨料置于相对较硬的垫子与半导体晶片之间，使垫子与半导体晶片相对移动，从而修饰晶片表面。用于CMP工艺的磨料形式可以是浆状，即在液体介质中包含磨粒，也可以是固定磨具如包含固定于背衬上的磨粒的磨具。
为使晶片表面平面化，CMP工艺是选择性地除去相对较高部位上的材料，即其尺寸与通常由光刻法产生的那些特征部分在同一数量级上的特征部分。CMP工艺还要均匀地去除半导体晶片表面上的材料，使得晶片上的芯片在相同时间内平面化到相同程度。对每个芯片的平面化速度宜在整个晶片上都是均匀的。要同时达到这两个目标很难，因为半导体晶片往往是翘曲或曲面形的。有些半导体晶片上还有无数的不同高度的台阶或突起，这是在晶片上集成电路的制造过程中产生的。半导体晶片上的这些高度差异和弯曲及翘曲能妨碍抛光过程的均匀性，这就使得晶片的某些区域过分抛光，而另一些区域抛光不够。
为了克服抛光不均匀的问题，采用磨料浆的CMP工艺得到了改进。一种努力方向是采用复合抛光垫，它包括由弹性材料构成而连接于抛光台上的第一层，和覆盖所述弹性层而由坚硬材料构成的第二层。所述第二层上有许多分隔的沟道象瓦沟一样。在抛光过程中，这些沟道区域在整个抛光垫表面上将磨料浆分流。其他复合抛光垫还有个由模量较低的海绵状多孔材料构成的第三层，它在受到抛光的晶片表面上输送磨料浆。在抛光过程中，液体可通过多孔材料输送，进入抛光垫下面的层中。
固定磨具CMP工艺不需要依赖抛光垫表面上松散磨粒的输送来进行抛光，而是利用固定研磨抛光垫，所述固定研磨抛光垫是在其背衬上有许多固定位置的三维研磨复合体。这些三维研磨复合体包含在粘合剂中且连接于背衬上的磨粒。在CMP过程中，通过与固定研磨复合体接触，晶片表面得到抛光，而研磨组合物中的绝大部分磨粒依然连接在背衬上。
在CMP抛光过程之后，半导体晶片会有一个边缘死区，即半导体晶片上抛光不充分的边缘区域，因而无法得到适用的部件，例如半导体部件。设备半导体晶片上构成处缘死区的那一部分如果均匀抛光的话，就可以用来制造半导体器件。因此，边缘死区的面积可影响晶片的芯片产率。
发明概述一方面，本发明的特色是一种磨具，它包括1)包含许多磨粒的研磨元件；2)弹性元件；3)位于固定研磨元件和弹性元件之间的许多刚性片段。
在某些实施方式中，刚性片段相互连接在一起。在其他实施方式中，所述刚性片段相互隔离。在一种实施方式中，所述刚性片段从一公共基底上延伸，并且至少部分地由基底中许多交叉槽所分隔。
在一种实施方式中，固定研磨元件是一个不连续的层。在另一种实施方式中，固定研磨元件包括许多个固定研磨片段，每个固定研磨片段与一个刚性片段同平面延伸。在一些实施方式中，固定研磨元件在许多刚性片段上连续延伸。在另一种实施方式中，固定研磨元件与刚性片段结合。在其他实施方式中，所述刚性片段与弹性元件结合。
在另一种实施方式中，弹性元件包含许多弹性片段。在某些实施方式中，所述弹性片段与刚性片段结合。
在另一种实施方式中，固定研磨元件是个有织构的三维固定研磨元件。在某些实施方式中，固定研磨元件上有许多三维固定研磨复合体。
在某些实施方式中，刚性片段包括一个顶面、一个侧壁和位于顶面和侧壁之间的接合部，所述接合部是倾斜的。在另一种实施方式中，刚性片段包括一个顶面、一个侧壁和位于顶面和侧壁之间的接合部，位于顶面和侧壁之间的接合部是弯曲的。另一种实施方式包含彼此相互交叉的刚性片段。
在另一些实施方式中，刚性片段具有的平面形状选自圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形、七边形和八边形。在某些实施方式中，刚性片段的形状选自棱锥形、圆锥形、圆柱形、截圆锥形、截棱锥形和其他截头形状。
在另一些实施方式中，刚性片段在平行于研磨表面的片段平面上的截面积不超过400mm2。
另一方面，所述磨具包括1)固定研磨元件，它包括i)背衬；ii)位于背衬第一主表面上的组合物，所述组合物中为粘合剂和许多磨粒；2)与背衬第二主表面结合的刚性元件，所述刚性元件包括许多刚性片段。
在其他方面，磨具包括含有许多磨粒的固定研磨元件、弹性元件和位于固定研磨元件和弹性元件之间的许多刚性片段，所述磨具能够与半导体晶片的弯曲表面相贴合，并且相对于半导体晶片表面上的芯片是刚性的。
一方面，本发明的特色在于用来修饰半导体晶片表面的设备，所述设备包括含有许多磨粒的固定研磨元件、弹性元件和位于固定研磨元件和弹性元件之间的许多刚性片段。在一种实施方式中，固定研磨元件是有织构的三维固定研磨元件。在另一种实施方式中，固定研磨元件上有许多三维固定研磨复合体。在其他实施方式中，固定研磨元件与刚性片段结合。在某些实施方式中，所述刚性片段与弹性元件结合。
在一种实施方式中，固定研磨元件能够相对于刚性片段移动。在另一种实施方式中，固定研磨元件与刚性片段能够相对于弹性元件移动。在其他实施方式中，所述设备还包括含有固定研磨元件的第一条带，包含许多刚性片段的第二条带和包含弹性元件的第三条带。
在另一种实施方式中，第一条带和第二条带可彼此相对移动。在其他实施方式中，第二条带与第三带可彼此相对移动。在另一种实施方式中，第一条带与第三条带可彼此相对移动。在某些实施方式中，第一条带、第二条带和第三条带可彼此相对移动。
在某些实施方式中，所述设备还包括一条带，该带包括含有许多第一刚性片段的第一区域和含有许多第二刚性片段的第二区域，所述第一刚性片段具有第一截面积，所述第二刚性片段具有第二截面积，且第一截面积不同于第二截面积。在一种实施方式中，刚性层可是选自金属和塑料的材料。
另一方面，本发明的特色在于一种修饰半导体晶片表面的方法，所述方法包括使上述磨具与半导体晶片接触，并使半导体晶片和磨具相对移动。在一种实施方式中，该方法还包括使磨具的第一区域与半导体晶片接触，使半导体晶片和固定磨具相对移动，再使磨具的第二区域与半导体晶片接触，使半导体晶片和固定磨具相对移动；其中所述第一区域包括许多具有第一截面积的第一刚性片段，所述第二区域包括许多具有第二截面积的第二刚性片段。在其他实施方式中，所述磨具还包括一条带，所述带包括许多刚性片段，所述方法还包含从第一位置到第二位置对带进行指数化。
术语“固定磨具”指这样一种磨具，除了在平面化过程中偶然会产生以外，它基本上不含不固定的磨粒。
术语“三维磨具”指这样一种磨具，它具有至少伸入其厚度一部分的许多磨粒，从而在平面化过程中即使脱掉一些颗粒，又会有其他磨粒暴露出来，能够继续进行平面化的过程。
术语“有织构的磨粒”指磨具具有突起的部分和凹陷的部分，至少凸起的部分包含磨粒和粘合剂。
术语“研磨复合体”指包含磨粒和粘合剂的成形体。
本发明的特色在于一种磨具，它能与要修饰的晶片表面的整体形貌相贴合，同时维持对晶片的均匀压力。所述磨具特别适合于生产具有良好表面均匀性的半导体晶片。在磨具的下衬垫中存在的刚性片段使磨具表现出局域刚性，即磨具与半导体晶片之间的相互作用在与刚性片段区域相近的地方是刚性的，这有利于优选去除晶片表面上比周围区域高的部位上的材料，即与刚性片段区域相近的区域，同时晶片表面上的整体晶片级形貌维持不变。所述磨具也能这样抛光半导体晶片，使得晶片表面上出现边缘死区的程度最小，而晶片上适用的区域最大。
当与固定研磨元件结合时，片段式刚性元件可提高晶片的均匀性，同时保持良好的平面化效果。
片段式刚性元件为控制局部不均匀的材料去除和整体均匀的材料去除这一对竞争性要求提供了机制，其中，局部非均匀的材料去除对于平面化是必要的，而整体均匀的材料去除对于每个芯片，包括晶片边缘上的芯片的均匀化加工是必要的。
本发明的其他特色从下面对优选实施方式的描述和权利要求中可以看得一清二楚。


图1是本发明磨具的一部分的截面示意图。
图2是图1所示磨具的刚性片段层的顶平面图。
图3是本发明第二种实施方式磨具的截面示意图。
图4a-4c是图3所示磨具中单个刚性片段的透视图。
图5是本发明第三种实施方式磨具的一部分的截面示意图。
图6是本发明第四种实施方式磨具的一部分的截面示意图。
图7是刚性元件的一种实施方式中交叉刚性片段的顶视图。
图8是用来修饰底物表面的设备的截面示意图。
图9是片段式刚性元件的顶视图。
优选实施方式详述各图中，相同的数字用来表示相同的特征部位。试看图1-3，所示为固定磨具10，它包括一个固定研磨元件14，所述元件以层的形式位于下衬垫2上，所述下衬垫包括一个位于固定研磨元件14和弹性相对较大的元件26之间的刚性较大的元件34。固定研磨元件14通过胶粘剂组合物24与刚性元件34粘合。刚性元件34通过胶粘剂组合物28与弹性元件26粘合。磨具10还包括一层位于弹性元件26底表面上的胶粘剂组合物30，用来将磨具固定在机器台板上。此磨具10适合于修饰底物表面，例如半导体晶片的表面。
刚性元件34中是由槽32相互隔开的许多刚性片段22。所述刚性片段的尺寸、间距和形状选择得使其局域刚性适合于要进行修饰的底物。
选择刚性片段22的尺寸，使其局域平整性和整体均匀性达到最优，并通过具有此刚性元件的磨具在接受修饰的半导体晶片上形成预定的边缘死区。刚性片段22的尺寸依据接受修饰的半导体晶片的表面特性，例如芯片的排布(例如芯片的重复排布图案)和芯片相对于所需边缘死区的尺寸进行选择。刚性片段的覆盖面积不宜大出所需最大边缘死区，这样，没有伸出半导体晶片边缘的刚性片段施加的压力就不会受到所述刚性片段邻近半导体晶片边缘的影响。刚性片段22所选尺寸还较好能够提供局域刚性的附近区域，它接近或稍稍大于单个芯片的覆盖面积或者受修饰的半导体晶片上的重复石印图案。刚性片段宜约为最小的受修饰芯片尺寸的0.5-4倍。适用的刚性片段在平行于磨具工作表面的片段平面上的截面积不大于约400mm2。
刚性片段22为槽32所相互隔开，所述槽32伸入刚性元件34中且遍布在刚性元件34上。槽32使得刚性元件34比没有这些槽的刚性元件具有更高的弹性，这样刚性元件34整体上就能够与半导体晶片的表面相贴合，而一个个单个片段22又能保持刚性。
槽32伸入刚性元件34的深度可以不同。刚性元件可以包括，例如伸入刚性元件34的槽、穿透刚性元件34的槽、穿透刚性元件34且伸进下面弹性相对较大的元件26的槽、穿透刚性元件34且穿透下面弹性相对较大的元件26的槽、以及它们的组合。当槽32伸入下衬垫时，磨具结构就变得较有柔性。槽宜穿透刚性元件34，在弹性元件26的上面形成各个刚性片段22，这些片段基本上能独立于其他刚性片段移动，这样就使得刚性元件既能与半导体晶片的表面相贴合，又能维持局域平面化；更适宜的是，一个刚性片段的移动不传递或转移给与其相邻的片段。
图1所示为包含伸进刚性元件34的槽32的磨具10。图3所示为槽32a穿透刚性元件34，因而刚性片段22a就相互独立地位于弹性元件26上。图5所示为槽32b穿透刚性元件34，且伸进到弹性元件26里，还有些槽32c穿透刚性元件34又穿透弹性元件26。
图6所示为磨具40，它包含从刚性元件34的顶面43伸进刚性元件34的槽42a和从刚性元件34的底表面伸进刚性元件34的槽42b。
槽的宽度，即片段的间距，根据下衬垫所需的柔性和贴合程度进行选择。槽的宽度可以增加，使片段相互完全隔开或基本上隔开。一般地，在CMP过程中，晶片表面上的标称压力是通过在晶片背面施加压力进行控制的。对于宽一些的槽，刚性片段占平面总面积中的部分就减少。因为压力是通过刚性片段传递的，施加于晶片背面的总力通过比未分段的刚性元件更小的总面积进行传递，这样刚性片段顶部的标称压力就增大，而刚性片段顶部正是材料去除过程发生的部位。在此情况下，施加于片段且转移到半导体晶片上的标称压力可通过改变片段所占平面的百分数来加以控制，例如，如果刚性元件平面总面积的50％为片段，加工表面上的平均压力就是施加的标称压力的2倍。槽宽对加工压力的影响是在选择槽宽时需加以考虑的另一个因素。
槽的形状至少由一个侧壁确定，例如连续弓形侧壁，也可由两个或多个侧壁确定，例如两个几乎平行的侧壁、两个散开或会合的侧壁、以及两个为槽底壁所隔开的侧壁。
确定了槽32的形状和排布来形成刚性片段，使之具有各种形状，包括例如圆形、椭圆形、多边形，例如三角形、矩形、六边形和八边形。所述刚性片段可以是各种形式，例如平行六面体形、圆柱形、圆锥形、棱锥形、截棱锥形、截圆锥形、截球形和其他截头形状。图2所示为一个槽的阵列，它们彼此成直角，形成了总体上呈方形的刚性片段22。刚性片段22的形状也可以是相互交叉的，如图7所示。
图4a所示为刚性片段22a，其中，刚性片段22a的侧壁72a和顶壁74a(即与研磨元件最近的刚性片段表面)之间的接合部76a形成90°角。侧壁72和顶壁74的接合部76也可以形成不是90°的角，例如是倾斜或弯曲的接合部。图4b所示为刚性片段22b，其中，侧壁72b和顶壁74b之间的接合部76b是梯形的，即倾斜的。图4c所示为刚性片段，其中，侧壁72c和顶壁74c之间的接合部76c是修圆的。使刚性片段顶部的刚性片段转角倾斜或修圆，为在由其构建的磨具表面上移动的半导体晶片提供了较为平缓的过渡。
图9所示为一种实施方式，其中刚性元件54包含许多尺寸(例如截面积)、间距或形状各异的刚性片段64a、64b和64c，它们位于刚性元件上不同的区域68a、68b和68c。
刚性元件宜为层的形式，与研磨元件同平面延伸，而研磨元件宜位于刚性片段及刚性片段之间空档即槽的整体平面上。片段式刚性元件可以有各种形式，包括圆片形和连续形，例如带形。
片段式元件的材料结合弹性元件的材料和刚性片段的几何情况进行选择，用以得到一种研磨结构，它能在待修饰底物的表面上均匀地磨去材料，从而能对石印产生的特征部分进行平面化。
优选刚性材料的杨氏模量值至少约100MPa。刚性元件的杨氏模量采用合适的ASTM测试在由该材料的两个主表面确定的平面上于室温(20-25℃)测定。有机聚合物(例如塑料或增强塑料)的杨氏模量可根据ASTM D638-84(Standard TestMethods for Tensile Properties of Plastics)和ASTM D882-88(TensileProperties of Plastic Sheet)测定。金属的杨氏模量根据ASTMD345-93(StandardTest Methods for Tension Testing of Metallic Foil)测定。对于包括多层材料的层合元件，整个元件的杨氏模量(即层合元件模量)可利用最高模量材料的测试方法测定。
刚性元件的厚度根据其模量和最终研磨结构所需性质进行选择。刚性元件的适用厚度值在约0.075-1.5mm的范围内。通常随着材料杨氏模量的增加，所需材料的厚度减小。
刚性元件可由各种材料制备，包括例如有机聚合物、无机聚合物、陶瓷、金属、有机聚合物的复合体，以及它们的组合。合适的有机聚合物可以是热塑性或热固性的。合适的热塑性材料包括聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚全氟烯烃、聚氯乙烯及其共聚物。例如，合适的热固性聚合物包括环氧化物、聚酰亚胺、聚酯及其共聚物(即，含有至少两种单体的聚合物，包括例如三元共聚物和四元共聚物)。
刚性元件的聚合物可以增强。增强剂的形式可以是纤维或粒状材料。举例来说，适合用作增强剂的材料包括有机或无机纤维，例如连续纤维或短纤维；硅酸盐，例如云母或滑石；二氧化硅基材料，例如砂和石英；金属颗粒；玻璃；金属氧化物；碳酸钙；或它们的组合。
金属片也可以用作刚性元件。举例来说，合适的金属包括铝、不锈钢和铜。
特别适用的刚性材料包括聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚碳酸酯、玻璃纤维增强环氧板、铝、不锈钢和IC 1000(可购于Rodel，Inc.，Newark，Del.)。
弹性元件26可以是连续层或不连续层，如图5所示刚性基底分段那样分隔成片段。弹性元件可以是一层材料也可以是若干层相同或不同的材料，只要多层元件的机械性能能为所需用途接受。弹性元件在表面修饰过程中应能承受压缩。弹性元件的弹性，即压缩中的坚挺性和回弹性，与弹性元件材料在厚度方向上的模量有关，也受弹性元件的厚度影响。
弹性元件的材料及厚度的选择，可依据平面化加工过程中的各种变量而不同，包括例如工件表面和固定研磨元件的组成、工件表面的形状和初始平面度、用来修饰表面(即使使表面平面化)的设备类型和在修饰过程中采用的压力。
弹性材料(例如包括整体弹性元件本身)的杨氏模量值宜小于约100MPa，更宜小于约50MPa。对弹性材料的动态压缩测试，可用来测定弹性材料厚度方向上的杨氏模量(通常称贮存或弹性模量)。ASTM D5024-94(Standard Test Methods forMeasuring the Dynamic Mechanical Properties of Plastics in Compression)是测量弹性材料杨氏模量的适用方法，不管弹性元件是单层元件还是包含多层材料的层合元件。弹性元件的杨氏模量根据ASTM D5024-94，在材料的厚度方向上，于20℃和0.1Hz预加等于标称CMP加工压力的负载条件下测定。
合适的弹性材料也可以通过附加测定其应力松弛进行选择。应力松弛是先使材料变形，让其保持变形状态，此时测定维持形变所需外力即应力。合适的弹性材料(或整个弹性元件)在120秒之后较好能保持至少约60％(更好至少约70％)的初始施加应力。在此称之为“剩余应力”，测量方法为，先在室温(20-25℃)下以25.4mm/min的速度压缩厚度不小于0.5mm的材料样品，直至达到83kPa的初始应力，2分钟后测定剩余应力。
弹性元件可以用各种各样的弹性材料。适用的弹性材料的例子，包括可是弹性体的有机聚合物，例如热塑性或热固性聚合物。合适的有机聚合物包括那些经泡沫化或吹制产生的孔性有机结构(即泡沫材料)的有机聚合物。这种泡沫材料可以由天然或合成橡胶或其他热塑性弹性体制备，所述弹性体如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯及其共聚物。举例来说，合适的合成热塑性弹性体包括氯丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶、丁基橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、EPDM聚合物、聚氯乙烯、聚氯丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物以及它们的混合物。适用的弹性材料的一个例子是聚乙烯和乙酸乙基乙烯酯泡沫材料的共聚物。
其他适用的弹性材料包括浸渍聚氨酯的毡基材料，非织造或机织纤维(例如包括聚烯烃、聚酯或聚酰胺纤维)垫子，以及浸渍树脂的机织和非织造材料。纤维垫子中的纤维可以是有限长的(即定长)或基本上是连续的。
适用的市售弹性材料的例子包括聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)泡沫材料，商品名3M SCOTCH牌CUSHIONMOUNT Plate Mounting Tape 949双涂敷高密度弹性体泡沫材料带(Minnesota Mining and Manufacturing Company，St.Paul，MN)、EO EVA泡沫材料(Voltek，Lawrence，MA)、EMR 1025聚乙烯泡沫材料(Sentinel Products，Hyannis，N.J.)、HD200聚氨酯泡沫材料(Illbruck，Inc.Minneapolis，MN)，MC8000和MC80003EVA泡沫材料(Sentinel Products)，SUBA IV ImpregnatedNonwoven(Rodel，Inc.，Newark，DE)。
含有刚性和弹性元件，用于磨料浆抛光操作中的市售垫也是合适的。这种垫子的一个例子是购于Rodel，Inc.(Newark，Delaware)、商品名为IC1000-SUBA IV的垫子。
图1-3中的研磨元件14包含许多在粘合剂中固定位置的磨粒，有时连接在支撑层18，例如背衬上。所述研磨元件宜为有一定织构的三维固定研磨元件，其上面有许多位于粘合剂中且连接在背衬18上的磨粒复合体16。此有织构三维固定研磨元件上的这许多研磨复合体16可以以一定图案排列，或随机排列，或两种方式组合。适用的有织构三维固定研磨元件的例子，揭示于美国专利No.5958794(Bruxvoort等)并发表于1998年11月5日的WO 98/49723(Kaisaki)，参考结合于此。
磨粒散布在粘合剂中的固定研磨元件具有较高的模量。固定研磨元件的背衬，其平面内模量高，但仍足够薄，所以具有一定柔性。固定研磨元件的平面内硬度和弹性宜足以使固定研磨元件以带材形式应用，例如能够在卷绕辊上卷绕并从卷辊上展开。
研磨元件的形式可以是在刚性片段上铺开的一个层。研磨元件也可以与一个个刚性片段同平面延伸。
适用的磨具结构，包括例如圆盘、带和多带结构。磨具的部件层可彼此维持固定关系。举例来说，使磨具的各部件层之间彼此维持固定关系的有效方法的例子，包括使用胶粘剂组合物、机械紧固装置、粘结层及其组合。各部件层也可以通过下述过程结合在一起，例如热结合、超声焊接、微波激活结合、磨具至少两个部件层的共挤出，以及它们的组合。
适用的胶粘剂包括压敏胶粘剂、热熔胶粘剂和胶水。合适的压敏胶粘剂包括各种各样的压敏胶粘剂，例如包括基于天然橡胶的胶粘剂、(甲基)丙烯酸类聚合物和共聚物、热塑性橡胶的AB或ABA嵌段共聚物，所述共聚物如商品名为KRATON的苯乙烯/丁二烯或苯乙烯/异戊二烯嵌段共聚物(Shell Chemical Co.，Houston，Texas)或者聚烯烃。合适的热熔胶粘剂包括例如聚酯、乙烯基乙烯乙酸酯(EVA)、聚酰胺、环氧化物及它们的混合物。胶粘剂宜具有足够的内聚强度和抗剥离性，以便在使用中维持固定磨具各部件层之间的固定关系，并且在使用条件下可抵抗化学降解。
此外，磨具可具有固定到机器台板(例如用于化学机械平面化的机器台板)上的各种机构，例如包括粘合或机械方式，例如包括定位针、定位环、拉紧、真空或它们的组合运用。
磨具可适合用于许多类型的半导体晶片平面化机器，包括那些适合与抛光垫和松散磨料浆一起使用的机器。合适的市售机器的例子有化学机械平面化(CMP)机器，可购于Applied Materials，Inc.(Santa Clara，CA)。
磨具的至少一个部件层，例如包括弹性元件、研磨元件、刚性元件或它们的组合，也可以在晶片表面修饰过程中、之前或之后相对于另一个部件层移动。此种设置可满足各种目的，例如包括引入一个新的研磨表面和保持稳定的部件层性质(例如包括弹性元件的弹性水平和研磨元件的研磨性质)。
图8所示为修饰底物的设备50，它包括若干带52、54、56，其中每条带分别在拆卷辊51、55、59和卷绕辊53、57和60之间伸展。带52包括粘合在背衬62上的有许多固定研磨复合体60的研磨元件58。带54包括有许多刚性片段64。由于刚性元件是分段的，刚性元件的抗挠刚度降低，因而使带54能够卷起来。带56包括弹性元件66。带52、54、56各自能够彼此独立地移动，例如，研磨带52能够独立于片段式刚性带54和弹性带56移动。带52、54、56各自能够以相同的速度或不同的速度移动，并且在一个带移动时，至少有另一条带能保持静止不动。或者，带52、54、56中至少有2个彼此处于固定关系，例如结合在一起能够作为一个整体移动。各单条带可利用如下机构保持静止不动，例如包括用卷绕辊和拆卷辊施加张力，通过各种机构在带边的缘施加力，例如包括真空吸着到机器台板上，以及它们的组合。
带52、54、56还各自能够彼此独立地或同时移动，从而得到这样的磨具，它包括一个或多个具有不同性质的区域，从而得到具有所需表面修饰性质的磨具。例如，图9所示的片段式刚性元件54当组装到带基磨具结构时，就在磨具中产生具有不同表面修饰特性的区域，这些区域对应于片段式刚性带上的不同区域。除此之外，或者作为替代方式，设备50可以包括一条研磨带58，它有两类区域，在一类区域中有织构的固定研磨复合体60具有更强的研磨性质，而在另一类区域中有织构的固定研磨复合体60具有比较柔和的研磨性质，这可能是例如，研磨带制造过程的结果或以前抛光操作中用过的结果。控制半导体晶片相对于磨具的运动的机构可以程控化，使得晶片能根据预定的表面修饰顺序接触磨具的不同区域，完成所需的表面修饰。
磨具和设备可以用于各种半导体表面修饰工艺中，包括那些在例如美国专利No.5958794(Bruxvoort等人)和6007407中所描述的方法，均参考结合于此。
其他实施方式都在权利要求中。
权利要求
1.一种磨具，它包括1)包含许多磨粒的固定研磨元件；2)弹性元件；3)位于所述固定研磨元件和所述弹性元件之间的许多刚性片段。
2.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段相互连接在一起。
3.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段从公共基底上延伸，并且至少部分地由所述基底中的许多交叉槽所分隔。
4.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段彼此隔离。
5.权利要求1所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件是一个不连续的层。
6.权利要求1所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件包括许多固定研磨片段，每个固定研磨片段与所述刚性片段中的一个同平面延伸。
7.权利要求1所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件在许多所述刚性片段上延伸。
8.权利要求1所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件结合在所述刚性片段上。
9.权利要求8所述磨具，其特征在于所述刚性片段结合于所述弹性元件上。
10.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段结合于所述弹性元件上。
11.权利要求1所述磨具，其特征在于所述弹性元件包括许多弹性片段。
12.权利要求1所述磨具，其特征在于所述弹性片段结合于所述刚性片段上。
13.权利要求1所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件是一个有织构的三维固定研磨元件。
14.权利要求1所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件上有许多三维固定研磨复合体。
15.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段包括顶面、侧壁和位于顶面和侧壁之间的接合部，所述接合部是倾斜的。
16.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段包括顶面、侧壁和位于顶面和侧壁之间的接合部，所述接合部是弯曲的。
17.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段是交叉的。
18.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段平面上的形状选自圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形、七边形和八边形。
19.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段选自棱锥形、圆锥形、圆柱形、截圆锥形、截棱锥形、截球形和其他截头形状。
20.权利要求1所述磨具，其特征在于所述刚性片段在平行于研磨表面的平面上，截面积不大于400mm2。
21.一种研磨磨具，它包括1)固定研磨元件，它包括i)背衬；ii)位于背衬第一主表面上的组合物，所述组合物包含粘合剂和许多磨粒；2)与背衬第二主表面结合的刚性元件，所述刚性元件包括许多刚性片段。
22.权利要求21所述磨具，其特征在于所述刚性片段相互连接在一起。
23.权利要求21所述磨具，其特征在于所述刚性片段从公共基底上延伸，并且至少地由所述基底中的许多交叉槽所分隔。
24.权利要求21所述磨具，其特征在于所述刚性片段彼此隔离。
25.权利要求21所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件是一个不连续的层。
26.权利要求21所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件包括许多固定研磨片段，每个固定研磨片段与所述刚性片段中的一个同平面延伸。
27.权利要求21所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件在许多所述刚性片段上延伸。
28.权利要求21所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件是一个有织构的三维固定研磨元件。
29.权利要求1所述磨具，其特征在于所述固定研磨元件上有许多三维固定研磨复合体。
30.一种磨具，它包括1)包含许多磨粒的固定研磨元件；2)弹性元件；3)位于所述固定研磨元件和所述弹性元件之间的许多刚性片段，所述磨具能与半导体晶片的弯曲表面相贴合，且相对于半导体晶片表面上的芯片是刚性的。
31.一种修饰半导体晶片表面的设备，所述设备包括1)含有许多磨粒的固定研磨元件；2)弹性元件；3)位于固定研磨元件和弹性元件之间的许多刚性片段。
32.权利要求31所述设备，其特征在于所述固定研磨元件是一个有织构的三维固定研磨元件。
33.权利要求31所述设备，其特征在于所述固定研磨元件上有许多三维固定研磨复合体。
34.权利要求31所述设备，其特征在于所述固定研磨元件结合在所述刚性片段上。
35.权利要求31所述设备，其特征在于所述刚性片段结合于所述弹性元件上。
36.权利要求31所述设备，其特征在于所述固定研磨元件能够相对于所述刚性片段移动。
37.权利要求31所述设备，其特征在于所述固定研磨元件和所述刚性片段能够相对于所述弹性元件移动。
38.权利要求31所述设备，它还包括1)含有固定研磨元件的第一条带；2)包含许多刚性片段的第二条带；3)包含弹性元件的第三条带。
39.权利要求38所述设备，其特征在于所述第一带和所述第二带可相对移动。
40.权利要求38所述设备，其特征在于所述第二带和所述第三带可相对移动。
41.权利要求38所述设备，其特征在于所述第一带和所述第三带可相对移动。
42.权利要求38所述设备，其特征在于所述第一带、所述第二带和所述第三带可相对移动。
43.权利要求31所述设备，其特征在于它还包括另一条带，该带包括含有许多第一刚性片段的第一区域，所述第一刚性片段具有第一截面积；含有许多第二刚性片段的第二区域，所述第二刚性片段具有第二截面积；所述第一截面积不同于所述第二截面积。
44.权利要求31所述设备，其特征在于所述刚性层包含选自金属和塑料的材料。
45.一种修饰半导体晶片表面的方法，其特征在于所述方法包括1)使权利要求1所述磨具与半导体晶片接触；2)使所述半导体晶片和所述磨具彼此相对移动。
46.权利要求45所述方法，它还包括1)使磨具的第一区域与半导体晶片接触，所述第一区域包含许多具有第一截面积的第一刚性片段；2)所述半导体晶片和所述固定磨具相对移动；3)使磨具的第二区域与半导体晶片接触，其中所述第二区域包含许多具有第二截面积的第二刚性片段；4)使所述半导体晶片和所述固定磨具相对移动。
47.权利要求46所述方法，其特征在于所述磨具还包括一条带，所述带包含许多刚性片段，所述方法还包括从第一位置到第二位置对带进行指数化。
全文摘要
一种磨具(10)，它包括含有许多磨粒(16)的固定研磨元件(14)、弹性元件和位于固定研磨元件与弹性元件(26)之间的许多刚性片段(22)。
文档编号B24D3/00GK1489508SQ01822660
公开日2004年4月14日 申请日期2001年6月19日 优先权日2001年2月15日
发明者D·P·格茨, D P 格茨 申请人:3M创新有限公司