CN109420968B

CN109420968B - 化学机械研磨设备及半导体装置的制造方法

Info

Publication number: CN109420968B
Application number: CN201710738601.6A
Authority: CN
Inventors: 白佳灵
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2037-08-25
Also published as: CN109420968A

Abstract

本公开的一些实施例提供一种化学机械研磨设备，包括：平台；研磨垫，设于平台上；以及研磨头组件，用以承载晶片，其中研磨头组件包括：基部；及晶片贴附膜，设于基部上，其中晶片贴附膜具有互为相反侧的上侧及下侧，其中上侧朝向基部，而下侧用以贴附晶片，且具有主表面以及自主表面凸出的多个凸状结构。

Description

化学机械研磨设备及半导体装置的制造方法

技术领域

本公开的一些实施例涉及化学机械研磨设备及使用此化学机械研磨设备的制造方法，且特别涉及一种具有晶片贴附膜的化学机械研磨设备及使用此化学机械研磨设备的制造方法。

背景技术

半导体集成电路(integrated circuit，IC)产业已历经了快速的成长。集成电路材料及设计的技术的进步造成集成电路世代的产生，每一世代的电路比前一世代更小且更复杂。然而，这些技术进步增加了工艺及制造集成电路的复杂性。

在集成电路的发展过程中，通常增加了功能密度(即，每芯片面积所内连接的装置的数量)，且降低了几何尺寸(即，工艺中所能制造出的最小元件或线路)。尺寸缩小所带来的好处通常包括提高生产效率及降低相关成本。

近几十年来，化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)工艺已用于平坦化构成集成电路的膜层，以在集成电路上提供更准确的结构元件。化学机械研磨工艺是结合化学移除及机械研磨的平坦化工艺。化学机械研磨能够使整个晶片表面达到全面性的平坦化。化学机械研磨工艺将材料研磨及将其由晶片移除，且化学机械研磨可作用在多种材料(multi-material)的表面上。由于化学机械研磨工艺是形成集成电路的重要工艺之一，因此有需要进一步增加化学机械研磨工艺的可靠度及良率。

发明内容

本公开的一些实施例更提供一种半导体装置的制造方法，包括：提供晶片，其中晶片具有互为相反面的第一表面及第二表面；将晶片放置至化学机械研磨设备的研磨头组件上，其中研磨头组件包括基部及设于基部上的晶片贴附膜，其中晶片的第一表面贴附于晶片贴附膜的下侧上；将晶片的第二表面接触化学机械研磨设备的研磨垫；及转动晶片，以研磨晶片的第二表面，其中于研磨步骤期间，晶片的第一表面与晶片贴附膜的下侧之间于平行下侧的方向上的吸附力大于垂直下侧的方向上的吸附力。

为让本公开的一些实施例的特征、和优点能更明显易懂，下文特举出一些实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本公开一些实施例的化学机械研磨设备的剖面图。

图2A-图2E是根据本公开一些实施例的晶片贴附膜的剖面图。

图3A-图3H是本公开一些实施例的制造晶片贴附膜的方法中各阶段的剖面图。

图4A-图4C是本公开另一些实施例的制造晶片贴附膜的方法中各阶段的剖面图。

图5A是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的剖面图。

图5B是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的上视图。

图5C是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的晶片贴附膜的剖面图。

图5D是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的晶片贴附膜的剖面图。

图6是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的剖面图。

图7是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的剖面图。

图8A是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的剖面图。

图8B是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的上视图。

图8C是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的晶片贴附膜的剖面图。

图9A是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的剖面图。

图9B是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的上视图。

图9C是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的晶片贴附膜的剖面图。

图9D是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法其中一步骤的剖面图。

附图标记说明：

100 化学机械研磨设备；

102 平台；

104 研磨垫；

106 转动元件；

108 旋转轴；

110 研磨头组件；

112 臂；

114 转动元件；

116 基部；

118 旋转轴；

120 晶片贴附膜；

122 上侧；

124 下侧；

126 翼片；

128 环状周边侧壁结构；

129 掩模；

130 盖板；

132 侧边结构；

134 保持环；

136 第一储液槽；

138 管线；

140 喷嘴；

142 第二储液槽；

144 管线；

146 喷嘴；

148 主表面；

150 凸状结构；

152 连接点；

154 顶点；

156 第一线段；

158 第二线段；

160 第一柱状部分；

162 第二柱状部分；

170 第一压力控制单元；

172 管线；

174 第二压力控制单元；

176 管线；

300 载板；

302 光致抗蚀剂层；

304 模制材料；

306 光致抗蚀剂层；

308 模制材料；

310 开口；

312 晶片贴附材料层；

314 表面处理层；

400 模制材料板；

402 探针；

404 开口；

406 晶片贴附材料层；

500 晶片；

502 第一表面；

504 第二表面；

506 装载设备；

508 壳；

510 晶片承载台；

512 轴；

530 线段；

800 腔室；

802 腔室；

804 线段；

806 研磨浆；

900 线段；

D 直径；

R1 箭头；

R2 箭头；

R3 箭头；

R4 箭头；

R5 箭头；

θ1 夹角；

θ2 角度；

θ3 角度；

A1 方向；

A2 方向。

具体实施方式

以下针对本公开一些实施例的化学机械研磨设备及使用此化学机械研磨设备的制造方法作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本公开一些实施例的不同样态。以下所述特定的元件及排列方式仅为简单清楚描述本公开一些实施例。当然，这些仅用以举例而非本公开的限定。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本公开一些实施例，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关连性。

此外，实施例中可能使用相对性的用语，例如「较低」或「底部」及「较高」或「顶部」，以描述附图的一个元件对于另一元件的相对关系。能理解的是，如果将附图的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在「较低」侧的元件将会成为在「较高」侧的元件。

除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与本领域技术人员所通常理解的相同涵义。能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本公开的一些实施例有特别定义。

本公开一些实施例可配合附图一并理解，本公开的一些实施例的附图亦被视为发明说明的一部分。需了解的是，本公开的一些实施例的附图并未以实际装置及元件的比例绘示。在附图中可能夸大实施例的形状与厚度以便清楚表现出本公开的一些实施例的特征。此外，附图中的结构及装置是以示意的方式绘示，以便清楚表现出本公开的一些实施例的特征。

在本公开一些实施例中，相对性的用语例如「下」、「上」、「水平」、「垂直」、「之下」、「之上」、「顶部」、「底部」等等应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作。而关于接合、连接的用语例如「连接」、「互连」等，除非特别定义，否则可指两个结构直接接触，或者亦可指两个结构并非直接接触，其中有其它结构设于此两个结构之间。且此关于接合、连接的用语亦可包括两个结构都可移动，或者两个结构都固定的情况。

图1是根据本公开一些实施例的化学机械研磨设备100的剖面图。在本公开的一些实施例中，此化学机械研磨设备100包括一平台102，以及设于平台102上的研磨垫104。继续参见图1，在本公开的一些实施例中，化学机械研磨设备100还包括一转动元件106，以及连接此转动元件106以及平台102的旋转轴108。在本公开的一些实施例中，此转动元件106为马达。在本公开的一些实施例中，此转动元件106用以转动旋转轴108，并藉此转动平台102以及研磨垫104。

继续参见图1，在本公开的一些实施例中，化学机械研磨设备100还包括研磨头组件110，此研磨头组件110用以承载晶片。在本公开的一些实施例中，此研磨头组件110包括一臂112，设于此臂112上的转动元件114，一基部116，以及连接此转动元件114以及基部116的旋转轴118。在本公开的一些实施例中，此转动元件114为马达。在本公开的一些实施例中，此转动元件114用以转动旋转轴118，并藉此转动基部116。

继续参见图1，在本公开的一些实施例中，此研磨头组件110还包括设于基部116上的晶片贴附膜120。在本公开的一些实施例中，此晶片贴附膜120用以贴附晶片。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，此晶片贴附膜120具有互为相反侧的上侧122及下侧124。在本公开的一些实施例中，此晶片贴附膜120的上侧122朝向基部116，且具有翼片126以及环状周边侧壁结构128。如图1所示，根据本公开一些实施例，此翼片126与基部116互相卡合，以使晶片贴附膜120固定于基部116上。在本公开的一些实施例中，晶片贴附膜120的下侧124用以贴附晶片。

在本公开的一些实施例中，晶片贴附膜120的材料为聚合物材料。在本公开的一些实施例中，晶片贴附膜120的材料包括氯丁树脂、氯丁二烯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、或硅氧树脂、上述的组合、或其它任何适合的材料。在本公开的一些实施例中，此晶片贴附膜120的材料为疏水性材料。在本公开的一些实施例中，此晶片贴附膜120具有可挠性。

继续参见图1，在本公开的一些实施例中，此研磨头组件110还包括掩模129。在本公开的一些实施例中，此掩模129包括设于基部116上的盖板130，设于此盖板130的下侧周围且围绕基部116的侧边结构132，以及设于此侧边结构132的下侧且围绕基部116的保持环134。在本公开的一些实施例中，此保持环134的材料为聚合物材料，例如为聚苯硫醚，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚醚醚酮或聚对苯二甲酸丁二醇酯、上述的组合、或其它任何适合的材料。

继续参见图1，在本公开的一些实施例中，化学机械研磨设备100还包括一第一储液槽136，一管线138，以及一朝向研磨垫104的喷嘴140。如图1所示，根据本公开一些实施例，管线138连接第一储液槽136以及喷嘴140。在本公开的一些实施例中，此第一储液槽136用以储存研磨浆。

继续参见图1，在本公开的一些实施例中，化学机械研磨设备100还包括一第二储液槽142，一管线144，以及一朝向研磨垫104的喷嘴146。如图1所示，根据本公开一些实施例，管线144连接第二储液槽142以及喷嘴146。在本公开的一些实施例中，此第二储液槽142用以储存清洗液，例如储存水。

继续参见图1，在本公开的一些实施例中，化学机械研磨设备100还包括第一压力控制单元170，以及一管线172，管线172的一端连接至此第一压力控制单元170，管线172的另一端连接至晶片贴附膜120的上侧122的中央区域与基部116之间。需注意的是，管线172的路径并不限于图1所示的路径。管线172可通过任何适合的路径连接至第一压力控制单元170以及晶片贴附膜120的上侧122的中央区域与基部116之间。

继续参见图1，在本公开的一些实施例中，化学机械研磨设备100还包括第二压力控制单元174，以及一管线176，管线176的一端连接至此第二压力控制单元174，管线176的另一端连接至晶片贴附膜120的上侧122的周边区域与基部116之间。需注意的是，管线176的路径并不限于图1所示的路径。管线176可通过任何适合的路径连接至第二压力控制单元174以及晶片贴附膜120的上侧122的周边区域与基部116之间。

接着，参见图2A，图2A是根据本公开一些实施例的晶片贴附膜120的剖面图。需注意的是，为了清楚描述本公开实施例，图2A并未绘示晶片贴附膜120的翼片126以及环状周边侧壁结构128。如图2A所示，在本公开的一些实施例中，晶片贴附膜120的下侧124具有主表面148以及自主表面148凸出的多个凸状结构150。

在本公开的一些实施例中，晶片贴附膜120的下侧124用以贴附晶片。在本公开的一些实施例中，此晶片贴附膜120的下侧124具有多个凸状结构150，且此多个凸状结构150可增加晶片贴附膜120与晶片之间的接触面积，并可藉此增加晶片与晶片贴附膜120的下侧124之间于平行此下侧124的主表面148的方向上的凡得瓦力及/或吸附力。亦即，在本公开的一些实施例中，晶片贴附膜120的下侧124的凸状结构150可增加晶片与晶片贴附膜120之间于横向方向上的摩擦力。因此，本公开的一些实施例于研磨步骤中，可降低或防止晶片横向位移而碰撞保持环的机率，并可藉此提高研磨工艺的良率。

在本公开的一些实施例中，如图2A所示，此多个凸状结构150具有矩形剖面。如图2A所示，根据本公开一些实施例，凸状结构150垂直于晶片贴附膜120的下侧124。

在本公开的一些实施例中，此多个凸状结构150的直径D为约0.01μm至约50μm，例如为约0.1μm至约10μm。在本公开的一些实施例中，此晶片贴附膜120的下侧124的粗糙度为约0.05μm至约100μm，例如为约1μm至约50μm。

在此，「约」、「大约」的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，例如是10％之内，且例如是5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明「约」、「大约」的情况下，仍可隐含「约」、「大约」的含义。

在本公开的一些实施例中，此多个凸状结构150均匀分布于晶片贴附膜120的下侧124上。然而，在本公开其它一些实施例中，此多个凸状结构150于晶片贴附膜120的下侧124上的分布为不均匀的分布。

在本公开的一些实施例中，此多个凸状结构150分布于整个晶片贴附膜120的下侧124上。然而，在本公开其它一些实施例中，此多个凸状结构150分布于部分晶片贴附膜120的下侧124上。

在本公开的一些实施例中，凸状结构150的材料与晶片贴附膜120除凸状结构150以外的部分的材料相同。然而，在本公开其它一些实施例中，凸状结构150的材料与晶片贴附膜120除凸状结构150以外的部分的材料不同。

应注意的是，图2A所示的实施例仅为说明之用，本公开一些实施例的范围并不以此为限。除上述图2A所示的实施例以外，本公开一些实施例的凸状结构亦可有其它剖面形状，如图2B-图2E的实施例所示。故本公开一些实施例的范围并不以图2A所示的实施例为限。

应注意的是，后文中与前文相同或相似的元件或膜层将以相同或相似的标号表示，其材料、制造方法与功能皆与前文所述相同或相似，故此部分在后文中将不再赘述。

图2B是根据本公开另一些实施例的晶片贴附膜120的剖面图。如图2B所示，根据本公开一些实施例，多个凸状结构150具有锥型剖面或三角形剖面。

图2C是根据本公开另一些实施例的晶片贴附膜120的剖面图。如图2C所示，根据本公开一些实施例，多个凸状结构150具有曲型剖面。

如图2C所示，根据本公开一些实施例，凸状结构150与主表面148连接于连接点152，此连接点152与凸状结构150的顶点154的连线为第一线段156，而穿过连接点152且与主表面148垂直的线段为第二线段158。如图2C所示，根据本公开一些实施例，第一线段156与第二线段158的夹角θ1为约1度至约80度，例如为约20度至约70度。

图2D是根据本公开另一些实施例的晶片贴附膜120的剖面图。如图2D所示，根据本公开一些实施例，一或多个凸状结构150具有不规则型剖面。

图2E是根据本公开另一些实施例的晶片贴附膜120的剖面图。如图2E所示，根据本公开一些实施例，凸状结构150可具有阶梯形剖面。详细而言，在本公开的一些实施例中，如图2E所示，凸状结构150具有自主表面148凸出的第一柱状部分160，以及自此第一柱状部分160凸出的一或多个第二柱状部分162。在本公开的一些实施例中，如图2E所示，此第一柱状部分160的直径大于此第二柱状部分162的直径。然而，本公开实施例并不限于此。在本公开其它一些实施例中，凸状结构150可具有任何适合的剖面结构。

此晶片贴附膜120可通过任何适合的方法形成。例如，参见图3A-图3E，图3A-图3E是本公开一些实施例的制造晶片贴附膜120的方法中各阶段的剖面图。如图3A所示，根据本公开一些实施例，提供一载板300，并于该载板上形成一光致抗蚀剂层302。接着，参见图3B，在本公开的一些实施例中，图案化此光致抗蚀剂层302，形成多个开口(未绘示)，并于此多个开口中填入模制材料304。在一些实施例中，模制材料304使用化学气相沉积(chemicalvapor deposition，CVD)工艺、旋涂(spin-on)工艺、其它可应用工艺、或前述的组合而沉积。

接着，参见图3C，在本公开的一些实施例中，于此光致抗蚀剂层302与模制材料304上毯覆性沉积光致抗蚀剂层306。接着，参见图3D，在本公开的一些实施例中，图案化此光致抗蚀剂层306与光致抗蚀剂层302，形成多个开口(未绘示)，并于此多个开口中填入模制材料308。接着，在本公开的一些实施例中，移除光致抗蚀剂层306与光致抗蚀剂层302，以形成开口310，如图3E所示。

接着，参见图3F，在本公开的一些实施例中，沉积晶片贴附材料层312于模制材料308上。在本公开的一些实施例中，此晶片贴附材料层312填入开口310中，如图3F所示。在一些实施例中，晶片贴附材料层312使用化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)工艺、旋涂(spin-on)工艺、其它可应用工艺、或前述的组合而沉积。

接着，参见图3G，在本公开的一些实施例中，将此晶片贴附材料层312自载板300与模制材料304、308剥离。在本公开的一些实施例中，被剥离晶片贴附材料层312即为晶片贴附膜。

如图3G所示，根据本公开一些实施例，晶片贴附材料层312(或晶片贴附膜)具有自主表面148凸出的多个凸状结构150。如图3G所示，根据本公开一些实施例，凸状结构150具有自主表面148凸出的第一柱状部分160，以及自此第一柱状部分160凸出的一或多个第二柱状部分162。

在本公开的一些实施例中，参见图3H，可对被剥离晶片贴附材料层312(或晶片贴附膜)进一步做表面处理步骤，并于晶片贴附材料层312(或晶片贴附膜)的表面形成一表面处理层314。在本公开的一些实施例中，表面处理层314可为一保护层，用以保护晶片贴附材料层312。然而，本公开实施例并不限于此。在本公开其它一些实施例中，表面处理层314可为一表面改质层。此表面改质层例如可具有防水性，或其摩擦系数较晶片贴附材料层312的摩擦系数更大。在公开明其它一些实施例中，表面处理层314亦可为任何可用以增加晶片贴附材料层312的功能的膜层。在本公开其它一些实施例中，可不对被剥离晶片贴附材料层312(或晶片贴附膜)做表面处理步骤。

图4A-图4C是本公开另一些实施例的制造晶片贴附膜的方法中各阶段的剖面图。参见图4A，在本公开的一些实施例中，提供一模制材料板400。在本公开的一些实施例中，此模制材料板400的材料为蜡。接着，使用探针402于该模制材料板400中刻印出多个开口404。

接着，参见图4B，在本公开的一些实施例中，于此多个开口404中填入晶片贴附材料层406。在一些实施例中，晶片贴附材料层406使用化学气相沉积(chemical vapordeposition，CVD)工艺、旋涂(spin-on)工艺、其它可应用工艺、或前述的组合而沉积。

接着，参见图4C，在本公开的一些实施例中，将此晶片贴附材料层406自模制材料板400剥离。在本公开的一些实施例中，被剥离晶片贴附材料层406即为晶片贴附膜。

然而，本公开实施例并不限于此。在本公开其它一些实施例中，晶片贴附膜可通过其它可应用的工艺制得。在本公开其它一些实施例中，晶片贴附膜可通过射出成形工艺、电纺工艺、三维印刷工艺、平行工艺、其它可应用工艺、或前述的组合制得。

接着，参见图5A、图6、图7、图8A、图9A及图9D，图5A、图6、图7、图8A、图9A及图9D是显示根据本公开一些实施例所述的半导体装置的制造方法于各阶段的剖面图。

首先，参见图5A，在本公开的一些实施例中，提供一晶片500。在一些实施例中，晶片500可为半导体晶片，例如硅晶片。在一些实施例中，晶片500包括元素半导体材料(例如，硅)或其它元素半导体材料，例如锗。在一些其它实施例中，晶片500包括化合物半导体。化合物半导体可包括砷化镓、碳化硅、砷化铟、磷化铟、其它适合的化合物半导体、或前述的组合。

在一些实施例中，晶片500包括绝缘层上覆半导体(semiconductor-on-insulator，SOI)基底。绝缘层上覆半导体基底可借着使用氧注入分离(separation byimplantation of oxygen，SIMOX)工艺、晶片接合工艺、其它可应用方法、或前述的组合而制作。

在本公开的一些实施例中，晶片500包括晶片上已形成的元件与覆盖在晶片上的各种膜层，其上方可以已形成任何所需的半导体元件，不过此处为了简化附图，仅以平整的晶片表示之。此外，「晶片表面」包括半导体晶片上最上方且暴露的膜层，例如一硅表面、一绝缘层及/或金属线。

在本公开的一些实施例中，晶片500中形成有各种元件。此元件例如可包括晶体管(例如金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、双极性接面晶体管(BJT)、高压晶体管、高频晶体管、P型沟道及/或N型沟道场效晶体管等)、二极管、或其它任何适合的元件。在本公开的一些实施例中，可通过各种步骤来形成上述各种元件。此步骤可包括沉积、蚀刻、注入、光刻、退火及/或其它任何适合的步骤。

在本公开的一些实施例中，如图5A所示，晶片500具有互为相反面的第一表面502及第二表面504。接着，继续参见图5A，在本公开的一些实施例中，将此晶片500放置于一装载设备506上。如图5A所示，根据本公开一些实施例，此装载设备506包括壳508、设于壳508中的晶片承载台510、以及支撑此晶片承载台510的轴512。

如图5A所示，根据本公开一些实施例，晶片500设于晶片承载台510上，且晶片500的第二表面504朝向晶片承载台510。

接着，继续参见图5A，在本公开的一些实施例中，移动研磨头组件110，以将研磨头组件110的基部116以及晶片贴附膜120对准此晶片500。在本公开的一些实施例中，研磨头组件110以晶片贴附膜120的下侧124贴附晶片500的第一表面502，如图5A所示。

接着，在本公开的一些实施例中，以第一压力控制单元170与第二压力控制单元174将晶片贴附膜120的上侧122与基部116之间减压。在本公开的一些实施例中，第一压力控制单元170与第二压力控制单元174将晶片贴附膜120的上侧122与基部116之间抽真空，使晶片贴附膜120的上侧122与基部116之间成为真空的状态。此外，在本公开的一些实施例中，对晶片贴附膜120的边缘加压，使晶片贴附膜120的边缘与晶片500密合。在本公开的一些实施例中，通过上述步骤，使晶片500被晶片贴附膜120吸附。易言之，此晶片500被放置至化学机械研磨设备100的研磨头组件110上。在本公开的一些实施例中，晶片贴附膜120的边缘为晶片贴附膜120对应环状周边侧壁结构128的区域。

继续参见图5A-图5B，在本公开的一些实施例中，在晶片贴附膜120接触晶片500之后，且在晶片贴附膜120以上述步骤吸附晶片500之前，可通过转动旋转轴118，使基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第一旋转方向转动，如箭头R1所示。在本公开之一些实施例中，旋转轴118转动时，屏蔽129亦会跟着转动。需注意的是，为了清楚描述本公开实施例，图5B仅绘示基部116、晶片贴附膜120、晶片500、臂112以及旋转轴118，并未绘示其它元件。

需注意的是，为了清楚绘示基部116、晶片贴附膜120以及晶片500，图5B中的基部116以及晶片贴附膜120的边缘，并未绘示为与晶片500的边缘重叠。然而，在本公开的一些实施例中，此基部116以及晶片贴附膜120的边缘可与晶片500的边缘重叠，如图5A所示。

接着，参见图5C-图5D，图5C是本公开一些实施例中，在基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第一旋转方向转动之前，沿着线段530的晶片贴附膜120与晶片500的剖面图。图5D是本公开一些实施例中，在基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第一旋转方向转动之后，沿着线段530的晶片贴附膜120与晶片500的剖面图。

如图5C所示，根据本公开一些实施例，在基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第一旋转方向转动之前，晶片贴附膜120的下侧124的凸状结构150接触晶片500的第一表面502，且晶片贴附膜120的凸状结构150大抵垂直于晶片500的第一表面502。

而如图5D所示，根据本公开一些实施例，在基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第一旋转方向转动之后，多个凸状结构150与主表面148之间夹设一角度θ2。易言之，此凸状结构150以倾斜的方式设置于晶片贴附膜120的下侧124与晶片500之间。在本公开的一些实施例中，由于此凸状结构150以倾斜的方式设置于晶片贴附膜120的下侧124与晶片500之间，故相较于凸状结构150垂直于晶片500的第一表面502，可增加此凸状结构150与晶片500的接触面积，并可藉此进一步增加晶片与晶片贴附膜120的下侧124之间于平行此下侧124的方向上的凡得瓦力及/或吸附力。

在本公开的一些实施例中，多个凸状结构150与晶片500之间亦夹设角度θ2。在本公开的一些实施例中，角度θ2为约10度至约89度，例如为约20度至约70度。

然而，本公开实施例并不限于此。在本公开其它一些实施例中，可不进行上述图5C-图5D将基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第一旋转方向转动的步骤，而直接以晶片贴附膜120吸附晶片500。

在本公开其它一些实施例中，凸状结构150具有曲型剖面或不规则型剖面，故即使不进行上述图5C-图5D将基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第一旋转方向转动的步骤，而直接以晶片贴附膜120吸附晶片500，此凸状结构150亦是以倾斜的方式设置于晶片贴附膜120的下侧124与晶片500之间。

接着，参见图6，在本公开的一些实施例中，移动研磨头组件110，使研磨头组件110与晶片500置于化学机械研磨设备100的研磨垫104上。

接着，参见图7，在本公开的一些实施例中，将掩模129下移，使保持环134接触化学机械研磨设备100的研磨垫104。

接着，参见图8A，在本公开的一些实施例中，将晶片500的第二表面504接触化学机械研磨设备100的研磨垫104。在本公开的一些实施例中，以第一压力控制单元170与第二压力控制单元174对晶片贴附膜120的上侧122与基部116之间施压，以使晶片贴附膜120向下扩张，并藉此使晶片500的第二表面504接触化学机械研磨设备100的研磨垫104。

参见图8A，在本公开的一些实施例中，第一压力控制单元170对晶片贴附膜120的上侧122的中央区域与基部116之间施加气体，以对晶片贴附膜120的上侧122的中央区域与基部116之间施压，并于晶片贴附膜120的上侧122的中央区域与基部116之间形成腔室800。参见图8A，在本公开的一些实施例中，第二压力控制单元174对晶片贴附膜120的上侧122的周边区域与基部116之间施加气体，以对晶片贴附膜120的上侧122的周边区域与基部116之间施压，并于晶片贴附膜120的上侧122的周边区域与基部116之间形成腔室802。需注意的是，在本公开的一些实施例中，图8A中左侧的腔室802与右侧的腔室802彼此连通。

接着，参见图8A-图8B，其中图8B为图8A的上视图。如图8A-图8B所示，在本公开的一些实施例中，转动晶片500以研磨晶片500的第二表面504。另参见图8C，该图为研磨晶片500时，沿着线段804的晶片贴附膜120与晶片500的剖面图。在本公开的一些实施例中，如图8A-图8C所示，根据本公开一些实施例，以转动元件114转动旋转轴118，并藉此转动基部116、晶片贴附膜120以及吸附于晶片贴附膜120上的晶片500。

在本公开的一些实施例中，如图8A-图8C所示，旋转轴118与晶片贴附膜120朝第一旋转方向转动，如箭头R2所示。在本公开的一些实施例中，如图8B-图8C所示，晶片500由晶片贴附膜120带动，故亦朝第一旋转方向转动，如箭头R3所示。另外，在本公开的一些实施例中，如图8A-图8C所示，于研磨步骤期间，研磨垫104亦朝第一旋转方向转动，如箭头R4所示。

此外，在本公开的一些实施例中，如图8A所示，于研磨步骤期间，第一储液槽136可通过管线138以及喷嘴140向研磨垫104喷洒研磨浆806。

此外，在本公开的一些实施例中，如图8C所示，于研磨步骤期间，由于晶片贴附膜120的凸状结构150可增加晶片贴附膜120与晶片500之间的接触面积，故可藉此增加晶片500与晶片贴附膜120的下侧124之间于平行此下侧124的方向上的凡得瓦力及/或吸附力。因此，在本公开的一些实施例中，于研磨步骤期间，晶片500的第一表面502与晶片贴附膜120的下侧124之间于平行此下侧124的方向A1上的吸附力大于垂直下侧124的方向A2上的吸附力。因此，本公开的一些实施例于研磨步骤期间，可降低或防止晶片500横向位移而碰撞保持环134的机率，并可藉此提高研磨工艺的良率。

此外，在本公开的一些实施例中，如图8C所示，于研磨步骤期间，上述多个凸状结构150与主表面148之间夹设一角度θ3，此角度θ3为约5度至约80度，例如为约15度至约50度。

此外，继续参见图8A，在本公开的一些实施例中，于研磨步骤期间，第一压力控制单元170与第二压力控制单元174可继续对晶片贴附膜120的上侧122与基部116之间施压，藉此使晶片500的第二表面504持续贴附于化学机械研磨设备100的研磨垫104上。

参见图8A，在本公开的一些实施例中，于研磨步骤期间，第一压力控制单元170对晶片贴附膜120的上侧122的中央区域与基部116之间施加气体，以于晶片贴附膜120的上侧122的中央区域与基部116之间持续形成腔室800。参见图8A，在本公开的一些实施例中，第二压力控制单元174对晶片贴附膜120的上侧122的周边区域与基部116之间施加气体，以于晶片贴附膜120的上侧122的周边区域与基部116之间持续形成腔室802。

在本公开的一些实施例中，于研磨步骤结束后，停止转动旋转轴118、基部116、晶片贴附膜120、吸附于晶片贴附膜120上的晶片500、以及研磨垫104。在本公开的一些实施例中，于研磨步骤结束之前及/或之后，第二储液槽142可通过管线144以及喷嘴146朝研磨垫104以及晶片500喷洒清洗液，以清洗研磨垫104以及晶片500。在本公开的一些实施例中，此清洗液为水。

接着，参见图9A，在本公开的一些实施例中，移动研磨头组件110，以将晶片500放置于装载设备506的晶片承载台510上。接着，在本公开的一些实施例中，可通过调控第一压力控制单元170与第二压力控制单元174对晶片贴附膜120的上侧122所施加的压力，使晶片贴附膜120不完全贴附晶片500，并可藉此使环境中的气体进入晶片贴附膜120与晶片500之间，以使晶片贴附膜120与晶片500之间不再为真空的状态。藉此，可使晶片贴附膜120不再吸附晶片500。

接着，参见图9A-图9B，其中图9B为图9A的上视图。在本公开的一些实施例中，使晶片贴附膜120不再吸附晶片500后，可通过转动旋转轴118，使基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第二旋转方向转动，如箭头R5所示。在本公开的一些实施例中，此第二旋转方向与前述第一旋转方向相反。在本公开的一些实施例中，前述第一旋转方向为顺时针方向，而第二旋转方向为逆时针方向。然而，然而，在本公开其它一些实施例中，前述第一旋转方向为逆时针方向，而第二旋转方向为顺时针方向。

接着，参见图9C。图9C是本公开一些实施例中，在基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第二旋转方向转动之后，沿着线段900的晶片贴附膜120与晶片500的剖面图。

如图9C所示，根据本公开一些实施例，在基部116以及晶片贴附膜120相对于晶片500朝第二旋转方向转动之后，晶片贴附膜120的凸状结构150大抵垂直于晶片500的第一表面502。由于此晶片贴附膜120的凸状结构150大抵垂直于晶片500的第一表面502，故可减少晶片贴附膜120与晶片500之间的接触面积，并可藉此减少晶片500与晶片贴附膜120之间的吸附力。因此，可使晶片500于后续步骤中更容易自晶片贴附膜120分离。

接着，参见图9D，在本公开的一些实施例中，于垂直晶片贴附膜120的下侧124的方向上将晶片500相对于晶片贴附膜120向下移，以将晶片500自晶片贴附膜120分离。在本公开的一些实施例中，可将晶片承载台510向下移，以使放置于晶片承载台510上的晶片500自晶片贴附膜120分离。然而，在本公开其它一些实施例中，可将研磨头组件110及/或晶片贴附膜120向上移，以使晶片500自晶片贴附膜120分离。

综上所述，在本公开的一些实施例中，由于晶片贴附膜的凸状结构可增加晶片贴附膜与晶片之间的接触面积，故可藉此增加晶片与晶片贴附膜的下侧之间于平行此下侧的方向上的凡得瓦力及/或吸附力。因此，本公开的一些实施例于研磨步骤期间，可降低或防止晶片横向位移而碰撞保持环的机率，并可藉此提高研磨工艺的良率。

根据一些实施例，提供一种化学机械研磨设备，包括：平台；研磨垫，设于平台上；以及研磨头组件，用以承载晶片，其中研磨头组件包括：基部；及晶片贴附膜，设于基部上，其中晶片贴附膜具有互为相反侧的上侧及下侧，其中上侧朝向基部，而下侧用以贴附晶片，且具有主表面以及自主表面凸出的多个凸状结构。

根据一些实施例，晶片贴附膜的材料包括氯丁树脂、氯丁二烯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、硅氧树脂、或上述的组合。根据一些实施例，多个凸状结构具有矩形剖面、锥型剖面、曲型剖面、或不规则型剖面。根据一些实施例，凸状结构垂直于晶片贴附膜的下侧。

根据一些实施例，凸状结构与主表面连接于连接点，且凸状结构的顶点与连接点的连线为第一线段，且穿过连接点且与主表面垂直的线段为第二线段，且第一线段与第二线段的夹角为10度至89度。

根据一些实施例，提供一种半导体装置的制造方法，包括：提供晶片，其中晶片具有互为相反面的第一表面及第二表面；将晶片放置至化学机械研磨设备的研磨头组件上，其中研磨头组件包括基部及设于基部上的晶片贴附膜，其中晶片的第一表面贴附于晶片贴附膜的下侧上；将晶片的第二表面接触化学机械研磨设备的研磨垫；及转动晶片，以研磨晶片的第二表面，其中于研磨步骤期间，晶片的第一表面与晶片贴附膜的下侧之间于平行下侧的方向上的吸附力大于垂直下侧的方向上的吸附力。

根据一些实施例，晶片贴附膜的下侧具有主表面以及自主表面凸出的多个凸状结构，且晶片的第一表面接触上述多个凸状结构，且于研磨步骤期间，上述多个凸状结构与主表面之间夹设角度，角度为5度至80度。

根据一些实施例，晶片贴附膜还包括上侧，且下侧与上侧互为相反侧，且于研磨步骤时，对晶片贴附膜的上侧加压。根据一些实施例，对晶片贴附膜的上侧加压时，于晶片贴附膜的上侧与基部之间形成腔室。

根据一些实施例，于研磨步骤后，于垂直晶片贴附膜的下侧的方向上移动晶片，以将晶片自晶片贴附膜分离。

值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件参数、以及元件形状皆非为本公开的限制条件。本领域技术人员可以根据不同需要调整这些设定值。另外，本公开的实施例的化学机械研磨设备及使用此化学机械研磨设备的制造方法并不仅限于图1-图9D所图示的状态。本公开一些实施例可以仅包括图1-图9D的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本公开一些实施例的化学机械研磨设备及使用此化学机械研磨设备的制造方法中。

虽然本公开的一些实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，任何本领域技术人员，在不脱离上述本公开的一些实施例的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，上述本公开的一些实施例的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何本领域技术人员可从本公开的一些实施例公开内容中理解现行或未来所发展出的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本公开的一些实施例使用。因此，本公开的一些实施例的保护范围包括上述工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本公开的一些实施例的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

Claims

1.一种半导体装置的制造方法，包括：

提供一晶片，其中该晶片具有互为相反面的一第一表面及一第二表面；

将该晶片放置至一化学机械研磨设备的一研磨头组件上，其中该研磨头组件包括一基部及设于该基部上的一晶片贴附膜，其中该晶片的该第一表面贴附于该晶片贴附膜的一下侧上，其中该晶片贴附膜的该下侧具有一主表面以及自该主表面凸出的多个凸状结构，且该晶片的该第一表面接触所述多个凸状结构；

将该晶片的该第二表面接触该化学机械研磨设备的一研磨垫；及

转动该晶片，以研磨该晶片的该第二表面，

其中于该研磨步骤期间，该晶片的该第一表面与该晶片贴附膜的该下侧之间于平行该下侧的方向上的吸附力大于垂直该下侧的方向上的吸附力；

其中将该晶片放置至一化学机械研磨设备的一研磨头元件上的步骤包括使所述多个凸状结构以大抵垂直于该第一表面的方式接触该第一表面，以及使该晶片贴附膜相对于该晶片旋转，进而使所述多个凸状结构相对于该第一表面倾斜。

2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中于该研磨步骤期间，所述多个凸状结构与该主表面之间夹设一角度，该角度为5度至80度。

3.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该晶片贴附膜还包括一上侧，其中该下侧与该上侧互为相反侧，

其中于该研磨步骤时，对该晶片贴附膜的该上侧加压。

4.如权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其中对该晶片贴附膜的该上侧加压时，于该晶片贴附膜的该上侧与该基部之间形成一腔室。

5.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中于该研磨步骤后，于垂直该晶片贴附膜的该下侧的方向上移动该晶片，以将该晶片自该晶片贴附膜分离。