CN1428827A - 基底铜层的磨光方法 - Google Patents

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Abstract

磨光一基底的铜层的方法能够提高磨削率等。该方法包括下列步骤:将一基底供应到在一磨光板上的一磨光垫的上,并使铜层面对磨光垫;借助一压头用一背垫将基底压到磨光垫上;相对于磨光板相对地转动压头,并将软膏供应到在磨光垫上。背垫是由Asker C硬度为75-95、压缩率为10%或更小的材料制成,磨光软膏包括用来螯合铜的螯合剂、用来蚀刻铜层表面的蚀刻剂、用来氧化铜层表面的氧化剂以及水。

Description

基底铜层的磨光方法
技术领域
本发明涉及一种磨光基底铜层的方法,这种基底例如为复合基底,半导体晶片。
背景技术
有些多层电路板采用复合方法进行制造。这些电路板上装有电子器件,例如,半导体集成电路片。
现说明这种复合方法。
首先,如图9所示,一绝缘树脂层12形成在下部电缆图案11上,然后,形成通路孔13,以暴露各下部电缆图案11的一部分。
接着,如图10所示,用非电镀和电镀的方法将一铜层14形成在通路孔13内和绝缘树脂层12的一表面上。在某些情形中,铜层14填充各通路孔13的内部空间。由电镀形成的铜层14在绝缘树脂层12的边缘附近易于增厚。因此,对应通路孔13的铜层14的部分向上凸出,这样,铜层14的表面平整度必定较差。
为了使铜层14的表面平整,首先用滚压磨轮磨削铜层14的表面。然后将铜层14蚀刻而形成规定的电缆图案(上部电缆图案)。应用这种方法,上部电缆图案与下部电缆图案11电气连接。这种方法将重复规定的次数以形成多层的电路板。
对于在半导体晶片上形成电路的情形,在晶片上形成电路之后,在晶片上上形成连接终端(例如铜凸起)。铜凸起由下列步骤形成:在晶片上形成一具有开口部分的阻挡掩模,其对应于铜凸起;用铜电镀暴露在开口部分中的电路部分;以及磨去阻挡掩模。用这种方法,铜凸起可从晶片的表面突伸。应注意到,具有铜凸起的的晶片将被切割并分成多个半导体集成电路片。每个半导体集成电路片通过作为终端的铜凸起与一电路板电气连接。
在某些情形中,铜凸起形成在一电路板上,以将半导体集成电路片连接到电路板。
然而,上述的传统方具有如下的缺点。
滚压磨轮由硬质磨粒制成,其由粘合剂粘合而形成一圆柱形。滚压磨轮在铜层的表面上滚压,从而磨削去铜层的凸起部分。滚压磨轮可以磨削去凸起部分,但大面积上的波形不能用滚压磨轮磨去,这样难于形成具有均匀厚度的铜层。此外,铜层的表面被滚压磨轮刮伤,所以电气元件的可靠性必定较差。
另一方面,铜凸起的高度必须相等,以牢固地连接铜凸起。磨削铜凸起以使其高度相同是有意义的,但没有有效的方法。
发明内容
本发明旨在解决传统方法的问题。
本发明的一个目的是提供一种磨光基底铜层的方法,它能提高磨削率,形成具有均匀厚度的铜层,限制铜层表面的刮伤,以及形成具有均匀高度的铜凸起。
这就是说,本发明的方法包括下列诸步骤:
将具有一铜层的基底供应到在一磨光板上的一磨光垫上,并使铜层面对磨光垫;
借助一压头用一背垫将基底压到磨光垫上;
相对于磨光板相对地转动压头,并将软膏供应到在磨光垫上,以磨光铜层,
其中,背垫是由Asker C硬度为75-95、压缩率为10%或更小的材料制成,
且磨光软膏包括用来螯合铜的螯合剂、用来蚀刻铜层表面的蚀刻剂、用来氧化铜层表面的氧化剂以及水。
应用本发明,可有效地磨去形成在基底上的铜凸起。铜凸起的高度可以做得相等,且能均匀地磨光基底的表面。
此外,形成在复合基底上的铜层也可通过本发明被有效地磨光。
在本发明的方法中,使用硬且低压缩性的背垫,其Asker C硬度为75-95、压缩率为10%或更小。
因此,当磨光基底的铜层(正面侧)时,基底被压头保持住,而背垫接触基底的背侧。
在这种情形中,如果背垫太软,施加在正面侧的凸起上的压力或来自于磨光垫的反力传递到背垫上,背垫被凸起压陷。这就是说,对应于凸起的基底部分被埋在背垫中,这样,难于磨削去基底正面侧的凸起,且铜层不能被均匀地磨光。
另一方面,如果背垫太硬,例如,Asker C硬度为96-100,基底的背侧变成磨光的标准面。如果在基底的背侧有小的凸起,这些凸起不埋在背垫中,这样,凸起对磨光产生不利的影响。磨光铜层的均匀性必定较差。
在本发明的方法中,背垫具有所述的硬度和压缩率,这样,基底的背侧中的凸起可由背垫磨削去,且铜层中的凸起不会不利地影响背垫。因此,铜层能被均匀地磨光,而且可以形成具有均匀厚度的铜层。
在该方法中,背垫可由聚氨酯泡沫制成。
此外,用于本方法中的磨光软膏能够增加磨削率而不会刮伤铜层的表面,这样可提高制造效率。这就是说,磨光软膏包括用来螯合铜的螯合剂、用来蚀刻铜层表面的蚀刻剂、用来氧化铜层表面的氧化剂以及水。铜层通过蚀刻剂进行化学蚀刻。
在磨光软膏包括磨削晶粒的情况中,螯合剂螯合通过蚀刻剂和磨削晶粒分离和磨削的铜晶粒,并起磨光加速剂的作用。
此外螯合剂防止铜层表面免受铜晶粒的刮伤,这样,在铜层表面上不会形成表面缺陷。
在本方法中,螯合剂可以是有机羧酸。例如,它可以是选自包括下列有机酸的组群中的一种:氨基酸;喹啉-2-羧酸(喹啉酸);2-吡啶羧酸;6-吡啶羧酸;以及奎宁。更好选用氨基酸,因其具有良好环境状态和高的磨削率。此外,螯合剂可以是选自包括下列氨基酸的组群中的至少一种氨基酸:中性氨基酸,例如甘氨酸、α-丙氨酸、β-丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、L-异亮氨酸、D-异亮氨酸、L-别异亮氨酸、D-别异亮氨酸、丝氨酸、L-苏氨酸、D-苏氨酸、L-别苏氨酸、D-别苏氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、胱氨酸;以及碱性氨基酸,例如赖氨酸、精氨酸、组氨酸。尤其是,较佳的螯合剂是选自包括下列中性氨基酸的组群中的至少一种:甘氨酸、α-丙氨酸、β-丙氨酸,因它们具有高的磨削率。
软膏中的螯合剂量应为0.015-2.5mol/l(摩尔/升)。如果其小于0.015mol/l,则磨削率必定较低;如果其大于2.5mol/l,则有一些螯合剂沉淀。必须高度注意。
软膏中螯合剂的较佳含量是0.03-2.0mol/l;最佳含量是0.05-1.8mol/l。
蚀刻剂化学蚀刻铜层的表面。它进一步加速机械磨光,其中,使用包括磨粒的软膏。
对铜具有蚀刻力的任何材料均可使用。
可用酸性蚀刻剂和碱性蚀刻剂对铜蚀刻。较佳地,蚀刻剂是选自包括下列化学品的组群中的至少一种:氨;和铵盐,因它们具有与氧化剂最好的协同作用。例如,铵盐是选自包括下列化学品的组群中的至少一种:无机铵盐,例如,碳酸铵,碳酸氢铵,磷酸铵,硝酸铵,硫酸铵,氯化铵;以及有机铵盐,例如,乳酸铵,柠檬酸铵,苹果酸铵,草酸铵。最好选用碳酸铵,因其具有良好的环境状态和高的磨削率。
蚀刻剂的量应为磨光软膏的5-25wt%(重量百分比)。如果其小于5wt%,则磨削率太低;如果其大于25wt%,则有些蚀刻剂将沉淀。要求高度注意。
磨光软膏的蚀刻剂的较佳的量是10-25wt%,更好是15-25wt%。
蚀刻剂可以高浓度添加,并可在使用中稀释。在使用氨(氨水)作为蚀刻剂的情形中,由于磨光软膏的稳定性,最好在使用前立即添加。
氧化剂化学地氧化铜层的表面。螯合剂对氧化铜层的作用,且在磨光软膏包括磨粒的情形中,磨粒对其起机械磨削作用,这样,进一步加快磨光。即,采用磨粒的氧化剂加快了磨光。
应当注意,较佳的氧化剂是过氧化氢水,这是由于其氧化力和成本的缘故。
氧化剂的量应为软膏的0.1-10wt%。如果其小于0.1wt%,则磨削率太低;如果大于10wt%,则储存磨光软膏的容器扩大且磨光软膏的稳定性低。
磨光软膏的氧化剂较佳的量是0.5-8wt%,更好是1-5wt%。
可以准备高浓度的氧化剂,它可在使用时用溶剂进行稀释。鉴于磨光软膏的稳定性和防止自然溶解,较佳地,在使用前立即添加氧化剂。
水用来分散和溶解试剂。较佳地,水是经过滤后去除杂质的离子交换水,或者是蒸馏水。
磨光软膏的PH值应为7-10。如果其小于7,则磨削率太低;如果其大于10,则软膏形成为凝胶且使铜层的表面变得粗糙。
在本发明的方法中,磨光软膏可包括由选自包括选自下列物质的组群中的至少一种物质制成的磨粒,下列物质是:二氧化硅;氧化铝;氧化铈;氧化钛;氮化硅;以及氧化锆,且磨粒的量可以是磨光软膏的0.1-50wt%。
在磨光软膏包括磨粒的情形中,铜层也可用机械方法磨削。磨光的铜层的表面粗糙度可得到改善,且可进一步实施精密磨光。通过机械磨光,可减少蚀刻剂的量,这样,可减少化学磨光的影响。因此,可改善磨光的铜层的表面粗糙度。
如果磨粒量小于0.1wt%,会使铜层的表面变得粗糙;如果其大于50wt%,则其它化学品的混合和溶解较为困难。磨粒较佳的量为0.5-40wt%,更好为1-35wt%。
应当注意,较佳的磨粒材料是二氧化硅,更好是胶体硅。
现将对磨粒的平均直径加以说明。在磨粒由二氧化硅制成的情形中,较佳的平均直径是10-300nm(纳米)  (用BET方法测量),更好是30-100nm。在磨粒由氧化铈制成的情形中,较佳的平均直径是0.01-0.5μm(微米)  (用扫描电子显微镜观察),更好是0.05-0.45μm。在磨粒由其它材料制成的情形中,较佳的平均直径是0.01-2μm(由由美国Coulter公司制造的激光衍射颗粒大小分析仪LS-230测量),更好是0.05-1.5μm。
如上所述,可以高浓度制备所述试剂的未稀释的溶液,它们可以适当的比率混合且用水适当地稀释。以这种方式,它们可以方便而有效地储存和运输。此外,包括螯合剂、水及磨粒(在磨光软膏包括磨粒的情形中)的高浓度的混合物可以预先制备,螯合剂(在使用氨水的情形中)和氧化剂可按规定的比率添加到混合物中,然后,可用水进一步稀释该混合物,以用作磨光软膏。
附图的简要说明
现将借助于实例并参照附图描述本发明的实施例,其中:
图1是一磨光机的正视图;
图2是一压头的局部截面图;
图3是一基底的说明图,其中形成一通孔;
图4是该基底的说明图,其中一镀膜形成在通孔中;
图5是该基底的说明图,电缆图案形成在基底上;
图6是该基底的说明图,一绝缘树脂层形成在基底上;
图7是该基底的说明图,其中形成一通孔和一铜层;
图8是该基底的说明图,其中形成铜凸起;
图9是该基底的说明图,其中形成一通孔;以及
图10是该基底的说明图,一铜层形成在基底上。
具体实施方式
现参照附图详细描述本发明的较佳实施例。
图1是一磨光机20的正视图,图2是一压头22的局部截面图。
一磨光垫24,例如其由聚氨酯泡沫、一硬性的无纺织物制成,它粘贴在磨光板23表面上。
如网格状互相交叉的浅槽(未示出),或者是小孔(未示出)可形成在磨光垫24的上表面上。例如,一磨光垫SUBA800(D52)可用作磨光垫24及用于磨光硅晶片的磨光机,该种磨光垫由RodelNitta公司制造,浅槽网格尺寸为20mm×20mm。
磨光板23通过一已知的传动机构(未示出),绕一转动轴(未示出)在一水平平面内转动。
压头22固定在轴26的下端,它可绕其自身的轴线转动,并随轴26一起转动。轴26穿过一设置在一臂27上的块体25,且能沿垂直方向移动。
一气缸单元28设置在臂27上。一支承块30固定在气缸单元28的气缸杆29的上端。支承块30可转动地保持轴26。一转动接头31连接到轴26的上端。
在块体25中设有一转动缸(未示出),其中在外圆周面上设置一齿轮,轴26穿过该转动缸且能沿垂直方向移动。转动缸通过一键销(未示出)和一键槽(未示出)与轴26连接。
轴26可沿垂直方向相对于转动缸自由移动,但如果转动缸绕其自身轴线转动,则轴26被强制转动。一电机32设置在臂27上。一齿轮(未示出)固定在电机32的电机轴上并与转动缸的齿轮啮合。
臂27固定在活动台34,活动台可沿轨道33移动。
待磨光的一基底36保持在压头22的底面上。
通过一喷嘴37供应磨光软膏。
当活动台34通过一传动机构(未示出)沿轨道33移动时,夹持基底36的压头22在位于磨光板23的外面第一位置和位于磨光板23的上方第二位置之间移动。
通过向下移动气缸单元28的气缸杆29,压头22也向下移动,这样,基底36接触磨光板23的磨光垫24。此外,一压力机构(下文中将描述)以规定的压力将基底36压到磨光垫24上,从喷嘴37将软膏供应到磨光垫24上。磨光板23和压头22分别绕其自身轴线转动,这样,基底36可进行磨光。
现参照图2详细说明压头22。
压头22的本体(body proper)40的截面形状形成一倒置的U形。底面敞开,在本体40内形成一空间41。标号40a表示本体40的侧壁部分。
一例如由陶瓷制成的板42设置在本体40的下部,以封闭空间41。一由弹性片(例如橡胶片)制成的隔膜44固定在板42的上表面。隔膜44的外边缘固定在一台阶部分43的底表面。由于这种结构,板42通过隔膜44而悬置。此外,在本体40内的空间41被隔膜44分隔。
通过设置在轴26中的一空气管46向空间41供应压缩空气。从空气供应装置(未示出),例如,一压缩机,通过转动接头31将压缩空气引入到空气管46。
形成在板42的外圆周面上的台阶部分和形成在侧壁部分40a的下部内的台阶部分的之间设置有一O形环47。
例如通过粘合剂(未示出)将一背垫48可交换地粘贴在板42的底面上。背垫48的Asker C硬度是75-95,其压缩率是10%或更小。例如,由Fujiboseki公司制造的背垫BP201(压缩率3.4%、压缩弹性75%、Asker C硬度84)可用作背垫48。此外,可将聚氨酯泡沫用作背垫48。
基底36的背侧(上表面)接触背垫48的底面,且基底36被背垫48保持住。基底36被压向包含水的背垫48,以清除残留在基底36和背垫48之间的空气。通过清除空气,在基底36和背垫48之间形成负压,于是,基底36可被保持在背垫48的底面上。较佳地,一保持环(未示出)设置在背垫48的外圆周面上,它的下端从背垫48的下端略微向下凸出。通过提供这样的保持环,基底36在磨光过程中决不会弹出。保持环压迫在基底36的周缘的磨光垫24上,这样,背垫48的上表面被压陷,且其平面与基底36的下端面(正面侧)的平面相同。由于这种功能,可防止基底36的一边缘的过度磨光。
通过空气管46向空间41提供压缩空气,板42和被背板48保持住的基底36可以规定的力压靠在磨光垫24上,以磨光基底36的下表面。
接下来,参照图3-7说明制造一复合基底的普通工艺过程。
首先,如图3所示,通过钻孔或激光方法,多个通孔51(其中示出一个孔)形成在一核心基底50上,例如一包括玻璃丝布的塑料基底,其两侧覆盖有铜薄层。通孔51按规定的图案排列。
然后,通过非电镀铜层方法和电镀铜层方法在铜薄层和通孔51的内表面上形成铜层(见图4)。
对铜层进行蚀刻,以在核心基底50的两面形成电缆图案52a和52b(见图5)。
在核心基底50的两面涂覆树脂,以覆盖电缆52a和52b,这样就形成绝缘树脂层53a和53b(见图6)。在某些情形中,可对绝缘树脂层53a和53b的表面进行磨光以磨平。可利用如图1所示的磨光机并添加合适的磨光软膏进行磨光。
然后,如图7所示,形成通孔54a和54b,以部分地暴露电缆图案52a和52b。如果绝缘树脂层53a和53b是用光敏树脂制成,则可通过曝光和显影处理来形成通孔54a和54b;如果绝缘树脂层53a和53b是用非光敏树脂制成,则它们可以例如通过激光方法来形成。铜层55a和55b形成在通孔54a和54b中以及绝缘树脂层53a和53b上。在某些情形中,通孔54a和54b可用铜填充。
在本实施例中,基底的铜层55a和55b进行磨光以磨平。首先,磨光铜层55a,然后,倒置基底,磨光另一铜层55b。在铜层55a和55b磨平之后,它们被蚀刻而形成电缆图案。上述工艺重复规定的次数,以形成一多层的复合基底。
在上述的实施例中,磨光大面积的铜层55a和55b;在另一实施例中,磨光铜凸起。
在图8中,用作连接终端的铜凸起62形成在一基底60上,例如,一硅晶片上。
铜凸起62通过以下步骤制成:在晶片60上形成一具有开口部分的阻挡掩模,其对应于铜凸起62;对暴露在开口部分中的电路部分进行镀铜;并除去阻挡掩模。采用这种方法,铜凸起62能从晶片60的表面上凸起。
通过本发明的方法,形成在一电路板(一基底)上的铜凸起可以被磨削去。基底不局限于塑料基底;也可磨光陶瓷基底、玻璃丝基底等。
下面将说明试验和对比实例的结果。
(试验1)
使用如图1和2所示的磨光机,在下列条件下磨光基底的铜层:
1.磨光软膏
  磨粒:胶体硅,平均磨粒直径35nm(纳米),10wt%(重量百分比)
  螯合剂:甘氨酸,0.5mol/l(摩尔/升)
  蚀刻剂:氨水(浓度30%),1wt%
  氧化剂:过氧化氢水(浓度31%),3wt%
  水:蒸馏水
2.背垫
  BP201:Fujiboseki公司,压缩率3.4%Asker C硬度84
3.磨光垫
  SUBA800(D52):RodelNitta公司,网格尺寸20mm(毫米)×20mm
4.磨光压力:35.316kPa(千帕)
5.磨光板转动速度:70rpm(转/分)
磨光10个样品,结果如下:
    磨削率:8-9μm/min.(微米/分)
        (目标:10μm/min.或以上)
    磨光层的均匀度:0.15-0.47μm
        (目标:0.75μm或以下)
    平均表面粗糙度(Ra):0.05-0.19μm
        (目标:0.5μm或以下)
应当注意,磨光层的均匀度是指铜层厚度的均匀度,它是中心和八个靠近边缘的点测得的铜层厚度的标准偏差(1σ)。
平均表面粗糙度(Ra)是指由非接触测量仪测得的铜层表面的粗糙度。
磨削率略小于目标,但磨光层的均匀度和平均表面粗糙度是满足的。
(试验2)
使用如图1和2所示的磨光机磨光基底的铜层,仅有磨光软膏作如下变化:
1.磨光软膏
  螯合剂:甘氨酸,0.7mol/l
  蚀刻剂:氨水(浓度30%),1.25wt%
  氧化剂:过氧化氢水(浓度31%),3wt%
  水:蒸馏水
磨光10个样品,如同试验1一样评价磨光层的均匀度,结果如下:
  磨削率:8-9μm/min.
      (目标:10μm/min.或以上)
  磨光层的均匀度:0.18-0.48μm
      (目标:0.75μm或以下)
  平均表面粗糙度(Ra):0.07-0.24μm
      (目标:0.5μm或以下)
磨削率略小于目标,但磨光层的均匀度和平均表面粗糙度如同试验1一样是满足的。它们如同试验1一样测得。
(试验3)
使用如图1和2所示的磨光机,在下列条件下磨光基底的铜层:
1.磨光软膏
  磨粒:胶体硅,平均磨粒直径35nm,10wt%
  螯合剂:甘氨酸,0.04mol/l
  蚀刻剂:碳酸铵,6.5wt%
  氧化剂:过氧化氢水(浓度31%),3wt%
  水:蒸馏水
2.背垫
  BP201:Fujiboseki公司,压缩率3.4%Asker C硬度84
3.磨光垫
  SUBA800(D52+H5):RodelNitta公司,网格尺寸20mm×20mm,
孔直径5mm
4.磨光压力:35.316kPa
5.磨光板转动速度:110rpm
磨光10个样品,结果如下:
  磨削率:10-12μm/min.
      (目标:10μm/min.或以上)
  磨光层的均匀度:0.45-0.50μm
      (目标:0.75μm或以下)
  平均表面粗糙度(Ra):0.07-0.24μm
      (目标:0.5μm或以下)
应当注意,磨光层的均匀度是均匀地在25个点测得的铜层厚度的标准偏差(1σ)。
平均表面粗糙度(Ra)由如同试验1和2那样的非接触测量仪测得。
磨削率略大于目标,但磨光层的均匀度和平均表面粗糙度是满足的。
(试验4)
使用如图1和2所示及例3中所用的磨光机,磨光基底的铜层,仅有磨光软膏作如下变化:
1.磨光软膏
  螯合剂:甘氨酸,0.07mol/l
  蚀刻剂:碳酸铵,8wt%
  氧化剂:过氧化氢水(浓度31%),3wt%
  水:蒸馏水
磨光10个样品,结果如下:
  磨削率:12-15μm/min.
      (目标:10μm/min.或以上)
  磨光层的均匀度:0.23-0.6μm
      (目标:0.75μm或以下)
  平均表面粗糙度(Ra):0.09-0.30μm
      (目标:0.5μm或以下)
磨削率,磨光层的均匀度和平均表面粗糙度是充分满足的。它们如同试验1一样测得。
(试验5)
使用如图1和2所示的磨光机,在下列条件下磨光基底的铜凸起:
1.磨光软膏
  磨粒:胶体硅,平均磨粒直径35nm,10wt%
  螯合剂:甘氨酸,0.04mol/l
  蚀刻剂:碳酸铵,6.5wt%
  氧化剂:过氧化氢水(浓度31%),3wt%
  水:蒸馏水
2.背垫
  BP201:Fujiboseki公司,压缩率3.4%Asker C硬度84
3.磨光垫
  IC1000:RodelNitta公司,
4.磨光压力:3.43kPa
5.磨光板转动速度:7rpm
磨光10个样品,结果如下:
  磨削率:5-10μm/min.
  磨光层的均匀度:0.3-0.5μm
      (目标:1μm或以下)
应当注意,在每个基底内,在中心和中间部分以及从中心以等角间距径向延伸的四条虚线的最外部分形成九个铜凸起。测量每个基底的九个铜凸起的高度。计算每个基底最高凸起和最低凸起之间的高度差。这样,在本试验中,10个试样的所述差异的一分布范围就被认为是所磨光铜凸起的高度均匀度。
磨削率和高度的均匀度是充分满足的。
应当注意,在试验1-5中,在任何铜层和凸起的磨光表面上未发现刮痕。
(对比试验1)
使用如图1所示的磨光机,在下列条件下磨光基底的铜层:
1.磨光软膏
  CMP软膏PLANERLITE-7101:Fujimi公司,
2.背垫
  BP201:Fujiboseki公司,压缩率18.8%,Asker C硬度71
3.磨光垫
  SUBA800(D52):RodelNitta公司,网格尺寸20mm×20mm
4.磨光压力:35.316kPa
5.磨光板转动速度:70rpm
磨光10个样品,结果如下:
  磨削率:0.45-0.50μm/min.
      (目标:10μm/min.或以上)
  磨光层的均匀度:0.60-1.88μm
      (目标:0.75μm或以下)
  平均表面粗糙度(Ra):0.06-0.10μm
      (目标:0.5μm或以下)
如同试验1那样测量磨光层的均匀度和平均表面粗糙度。
试验结果远低于目标且是不满足的。
(对比试验2)
使用如图1所示的磨光机,在下列条件下磨光基底的铜层:
1.磨光软膏
  POLIPLA-103:Fujimi公司,
2.背垫
  BP201:Fujiboseki公司,
3.磨光垫
  ICl000:RodelNitta公司,
4.磨光压力:3.43kPa
5.磨光板转动速度:7rpm
磨光10个样品,如同试验5那样评价高度的均匀度,结果如下:
    磨削率:1-3μm/min.
    磨光层的均匀度:0.60-1.88μm
试验结果是不满足的。
在不脱离本发明的精神或基本特征的前提下,本发明还可以其它特殊的形式实施。因此从各个方面看,本发明的实施例都被认为是示例性的,而不是限制性的,本发明的范围由附后的权利要求书指明,而不是由上述的说明书指明,因此,落入权利要求书的含义和其等价的范围内的所有变化都必定包括在本发明内。

Claims (24)

1.一种磨光基底铜层的方法,包括下列步骤:
将一基底供应到在一磨光板上的一磨光垫上,并使铜层面对磨光垫;
借助一压头用一背垫将基底压到磨光垫上;
相对于磨光板相对地转动压头,并将软膏供应到在磨光垫上,以磨光铜层,
其中,所述背垫是由Asker C硬度为75-95、压缩率为10%或更小的材料制成,且
所述磨光软膏包括用来螯合铜的螯合剂、用来蚀刻铜层表面的蚀刻剂、用来氧化铜层表面的氧化剂以及水。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述磨光软膏包括由选自包括下列物质的组群中的至少一种物质制成的磨粒,下列物质是:二氧化硅;氧化铝;氧化铈;氧化钛;氮化硅;以及氧化锆。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述铜层是形成在基底上的一铜凸起。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述铜层是形成在基底上的一铜凸起。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基底是一复合的基底。
6.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述基底是一复合的基底。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述背垫是由聚氨酯泡沫制成。
8.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述背垫是由聚氨酯泡沫制成。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述螯合剂是有机羧酸。
10.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述螯合剂是有机羧酸。
11.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述螯合剂是选自包括下列有机酸的组群中的至少一种有机羧酸:氨基酸包括中性氨基酸和/或碱性氨基酸;喹啉-2-羧酸,即喹啉酸;2-吡啶羧酸;6-吡啶羧酸;以及奎宁。
所述中性氨基酸是选自包括下列氨基酸的组群中的至少一种:甘氨酸、α-丙氨酸、β-丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、L-异亮氨酸、D-异亮氨酸、L-别异亮氨酸、D-别异亮氨酸、丝氨酸、L-苏氨酸、D-苏氨酸、L-别苏氨酸、D-别苏氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸及胱氨酸;以及所述碱性氨基酸是选自包括下列氨基酸的组群中的至少一种:赖氨酸、精氨酸及组氨酸。
12.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述螯合剂是选自包括下列有机酸的组群中的至少一种有机羧酸:氨基酸包括中性氨基酸和/或碱性氨基酸;喹啉-2-羧酸,即喹啉酸;2-吡啶羧酸;6-吡啶羧酸;以及奎宁。
所述中性氨基酸是选自包括下列氨基酸的组群中的至少一种氨基酸:甘氨酸、α-丙氨酸、β-丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、L-异亮氨酸、D-异亮氨酸、L-别异亮氨酸、D-别异亮氨酸、丝氨酸、L-苏氨酸、D-苏氨酸、L-别苏氨酸、D-别苏氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸及胱氨酸;以及所述碱性氨基酸是选自包括下列氨基酸的组群中的至少一种:赖氨酸、精氨酸及组氨酸。
13.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述螯合剂是一碱性的化合物。
14.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述螯合剂是一碱性的化合物。
15.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述螯合剂是选自包括下列化学品的组群中的至少一种:氨;以及无机酸或有机酸的铵盐。
16.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述螯合剂是选自包括下列化学品的组群中的至少一种:氨;以及无机酸或有机酸的铵盐。
17.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氧化剂是过氧化氢水。
18.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述氧化剂是过氧化氢水。
19.如权利要求1所述的方法,其特征在于,
在所述磨光软膏中的所述螯合剂的量是0.015-2.5mol/1;
所述螯合剂量是所述磨光软膏的5-25wt%;且
所述氧化剂的量是磨光软膏的0.1-10wt%。
20.如权利要求2所述的方法,其特征在于,
在所述磨光软膏中的所述螯合剂的量是0.015-2.5mol/l;
所述螯合剂量是所述磨光软膏的5-25wt%;且
所述氧化剂的量是磨光软膏的0.1-10wt%。
21.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述磨光软膏的PH值是7-10。
22.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述磨光软膏的PH值是7-10。
23.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述螯合剂和所述氧化剂在使用磨光软膏之前立即混合。
24.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述螯合剂和所述氧化剂在使用磨光软膏之前立即混合。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101638556B (zh) * 2004-03-24 2012-12-26 福吉米株式会社 抛光用组合物及抛光方法
CN112605847A (zh) * 2020-11-23 2021-04-06 福建晶安光电有限公司 一种改进的晶片衬底抛光方法与装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268666A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Fujimi Inc 研磨用組成物
US20060057945A1 (en) * 2004-09-16 2006-03-16 Chia-Lin Hsu Chemical mechanical polishing process
US7025661B2 (en) * 2004-09-16 2006-04-11 United Microelectronics Corp. Chemical mechanical polishing process
JP4027929B2 (ja) * 2004-11-30 2007-12-26 花王株式会社 半導体基板用研磨液組成物
ATE417700T1 (de) * 2005-04-08 2009-01-15 Ohara Kk Trägermaterial und polierverfahren dafür
WO2007020859A1 (ja) * 2005-08-19 2007-02-22 Asahi Glass Company, Limited 基板の研磨装置及び基板の研磨方法
JPWO2007138975A1 (ja) 2006-05-31 2009-10-08 旭硝子株式会社 研磨剤組成物および研磨方法
JP2008004621A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Toshiba Corp Cu膜CMP用スラリー、研磨方法および半導体装置の製造方法
FR2906800B1 (fr) * 2006-10-09 2008-11-28 Rhodia Recherches & Tech Suspension liquide et poudre de particules d'oxyde de cerium, procedes de preparation de celles-ci et utilisation dans le polissage
FR2929757B1 (fr) * 2008-04-08 2010-09-03 Commissariat Energie Atomique Procede d'elaboration d'une membrane comportant des micropassages en materiau poreux par polissage mecano-chimique
JP5304993B2 (ja) * 2008-08-04 2013-10-02 Jsr株式会社 回路基板の製造に用いる化学機械研磨用水系分散体、回路基板の製造方法、回路基板および多層回路基板
US8980122B2 (en) 2011-07-08 2015-03-17 General Engineering & Research, L.L.C. Contact release capsule useful for chemical mechanical planarization slurry
WO2013089415A1 (en) * 2011-12-15 2013-06-20 Lg Innotek Co., Ltd. Method and device of manufacturing printed circuit board
JP6696756B2 (ja) * 2014-11-13 2020-05-20 富士紡ホールディングス株式会社 保持具及びその製造方法
JP7046495B2 (ja) * 2017-03-27 2022-04-04 富士紡ホールディングス株式会社 保持具及び保持具の製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6069080A (en) * 1992-08-19 2000-05-30 Rodel Holdings, Inc. Fixed abrasive polishing system for the manufacture of semiconductor devices, memory disks and the like
US5391258A (en) 1993-05-26 1995-02-21 Rodel, Inc. Compositions and methods for polishing
US5575885A (en) 1993-12-14 1996-11-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Copper-based metal polishing solution and method for manufacturing semiconductor device
JP3556978B2 (ja) 1993-12-14 2004-08-25 株式会社東芝 銅系金属の研磨方法
JP3397501B2 (ja) 1994-07-12 2003-04-14 株式会社東芝 研磨剤および研磨方法
US5858813A (en) 1996-05-10 1999-01-12 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry for metal layers and films
US6126853A (en) 1996-12-09 2000-10-03 Cabot Microelectronics Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
US5954997A (en) 1996-12-09 1999-09-21 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
JP3420694B2 (ja) 1996-12-27 2003-06-30 株式会社東芝 スタンダードセル方式の集積回路
US6194317B1 (en) * 1998-04-30 2001-02-27 3M Innovative Properties Company Method of planarizing the upper surface of a semiconductor wafer
JPH1174237A (ja) 1997-08-28 1999-03-16 Toshiba Corp 銅系金属用研磨液
JP2000059014A (ja) 1998-08-05 2000-02-25 Hitachi Ltd プリント基板の製造方法および研磨装置
JP2000183003A (ja) 1998-10-07 2000-06-30 Toshiba Corp 銅系金属用研磨組成物および半導体装置の製造方法
JP4053165B2 (ja) 1998-12-01 2008-02-27 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP3623122B2 (ja) 1999-02-12 2005-02-23 信越半導体株式会社 研磨用ワーク保持盤およびワークの研磨装置ならびにワークの研磨方法
CN1170909C (zh) * 1999-10-20 2004-10-13 国际商业机器公司 金属布线的化学机械平面化
JP2001170858A (ja) 1999-12-15 2001-06-26 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 研削シリコンウエハの鏡面研摩方法
JP2001196373A (ja) * 2000-01-13 2001-07-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2002075927A (ja) 2000-08-24 2002-03-15 Fujimi Inc 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101638556B (zh) * 2004-03-24 2012-12-26 福吉米株式会社 抛光用组合物及抛光方法
CN112605847A (zh) * 2020-11-23 2021-04-06 福建晶安光电有限公司 一种改进的晶片衬底抛光方法与装置
CN112605847B (zh) * 2020-11-23 2022-04-19 福建晶安光电有限公司 一种改进的晶片衬底抛光方法与装置

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KR20030057366A (ko) 2003-07-04
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TW200301519A (en) 2003-07-01
KR100939404B1 (ko) 2010-01-28
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