CN104625947A - 芯片固定装置及制备失效分析样品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种芯片固定装置及制备失效分析样品的方法，通过将芯片样品贴附于芯片固定装置上，通过固定芯片样品提供化学研磨过程中需要的反摩擦力和反离心力，实现自动化学研磨，从而实现批量自动制备失效分析样品，提高了失效分析样品预处理的效率，提高了失效分析样品制备的成功率，同时节省了人力资源；同时，在压力调节装置中设置有弹簧，通过调节阀调节弹簧的松紧，从而调节施加在化学研磨平台上的压力，实现化学研磨速度的调节，提高了化学研磨的效率。

Description

芯片固定装置及制备失效分析样品的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种芯片固定装置及制备失效分析样品的方法。
背景技术
现有实验室失效分析样品制备预处理基本采用手动研磨(polish)到预定层。一般来说，实验室在做失效分析样品制备过程中所用到的样品基本尺寸小于5mm*15mm，厚度小于2mm；在失效分析样品制备过程中，需要把样品的正面朝向化学研磨机台(PAD)，然后用手按住样品的背面完成研磨，一次只能制备一个失效分析样品。
现有手动方法存在的问题：1)效率低下，特别是对于后端金属层比较多的逻辑产品，样品制备的预处理需要polish掉厚厚的顶层金属(top metal)和多层的后段金属(metal)，通常一个样品的预处理每天就需要0.5～1个工作人员(manpower*day)，而且没办法实现批量处理。当出现非常重要的需要大批量样品的情况，样品制备预处理低下是一个严重的瓶颈。2)由于样品预处理过程中是手按住样品的背部实现polish，会存在两个问题，一个是手部的力度会非常不均匀，另一个是样品经常会脱离手部的控制，失败率比较高。
因此，亟需提供一种可以实现批量自动制备失效分析样品的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芯片固定装置及制备失效分析样品的方法，解决因样品太薄无法实现自动化学研磨的瓶颈，避免手部的力度不均匀造成的研磨失败，可以批量自动制备失效分析样品。
为实现上述目的，本发明提供一种芯片固定装置：包括：基座、位于所述基座上的头盘、以及压力调节装置，其中，所述头盘上设置有多个插槽，并且所述插槽贯穿所述头盘的底部，所述压力调节装置能够从所述插槽插进/拔出。
可选的，所述插槽从所述头盘顶部到底部共有三种横截面积，第一横截面积、第二横截面积与第三横截面积，且三种横截面积依次减小。
可选的，芯片粘附于所述衬垫上，所述衬垫放入所述插槽中并从所述头盘的底部暴露出所述芯片。
可选的，所述衬垫包括两部分，第一部分的横截面积大于所述第三横截面积并小于等于所述第二横截面积，第二部分的横截面积小于等于所述第三横截面积，并且所述衬垫第二部分的厚度大于等于具有所述第三横截面积的插槽的厚度。
可选的，所述衬垫的第一部分呈圆柱状，第二部分呈长方体状，所述芯片黏附于所述第二部分上。
可选的，所述压力调节装置的横截面积大于所述第二横截面积，小于等于所述第一横截面积。
可选的，所述压力调节装置内设置有弹簧，并且所述压力调节装置上设置有调节阀，调节所述弹簧的松紧。
可选的，在所述压力调节装置与插槽上设置有插销，所述压力调节装置上设置插杆，所述插槽上设置有相应的插销孔。
可选的，还包括缓冲垫，放置于所述插槽中，位于所述压力调节装置的底部。
相应的，本发明还提供一种制备失效分析样品的方法，使用上述的芯片固定装置，其方法包括：
提供晶圆，对所述晶圆进行切割形成单个芯片样品；
将芯片样品贴附于所述芯片固定装置上；
将芯片固定装置移动至化学研磨机台上，对芯片样品进行研磨。
可选的，所述将芯片样品贴附于所述芯片固定装置上，包括：
将芯片样品粘附于衬垫上；将粘附有芯片样品的衬垫放入头盘的插槽中；将压力调节装置插进插槽中。
可选的，通过环氧胶将所述芯片样品黏附于所述衬垫上。
可选的，所述芯片样品粘附于所述衬垫的第二部分，将所述衬垫的第二部分朝下放置于插槽中。
可选的，通过调节阀调节所述压力调节装置对衬垫施加的压力。
可选的，将粘附有芯片样品的衬垫放入头盘的插槽之后，还包括，将缓冲垫放置于所述插槽中。
可选的，将压力调节装置插进插槽中，移动插杆至插销孔中，固定所述压力调节阀与插槽。
发明人发现现有技术中无法实现自动研磨的主要瓶颈在于：把样品的正面朝向化学研磨机台，用手按住样品的背面进行研磨，会有一个与化学研磨机台旋转方向相反的摩擦力以及一个与旋转方向垂直的离心力，由于样品太薄，很难从外部给出一个可以平衡摩擦力与离心力的作用力，而由手指施加的垂直于化学研磨机台的外力很难保证研磨过程的平稳度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过将芯片样品贴附于芯片固定装置上，通过固定芯片样品提供化学研磨过程中需要的反摩擦力和反离心力，实现自动化学研磨，从而实现批量自动制备失效分析样品，提高了失效分析样品预处理的效率，提高了失效分析样品制备的成功率，同时节省了人力资源；
2、本发明将芯片样品粘附于衬垫上，将衬垫放入头盘的插槽中，然后在插槽中插入压力调节装置，从而固定芯片样品，其方法简单，易于操作；
3、本发明在压力调节装置中设置有弹簧，通过调节阀调节弹簧的松紧，从而调节施加在化学研磨平台上的压力，实现化学研磨速度的调节，提高了化学研磨的效率。
附图说明
图1为传统手动化学研磨中样品的受力情况示意图。
图2为本发明一实施例所提供的芯片固定装置的结构示意图。
图3为本发明一实施例所提供的芯片固定装置中头盘与压力调节装置的剖面图。
图4为本发明一实施例所提供的芯片固定装置中衬垫的剖面图。
图5为本发明一实施例所提供的制备失效分析样品的方法的流程图。
具体实施方式
由背景技术可知，在失效分析样品的制备过程中需要将样品的正面朝向化学研磨机台，手动按住样品的背面完成样品的研磨，从而制备失效分析样品。发明人研究发现，在研磨过程中，会产生一个与化学研磨机台旋转方向相反的摩擦力，如图1中X方向的力，以及一个与旋转方向垂直的离心力，如图1中Y方向的力，要保证研磨过程的平稳度需要从外部施加作用力以平衡摩擦力与离心力，而在手动研磨的过程中，从外部施加的力在垂直于化学研磨机台的方向上，如图1中Z方向的力，Z方向上施加的外力很难保证研磨过程的平稳度。
经过进一步研究，发明人提出了一种芯片固定装置及制备失效分析样品的方法。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的芯片固定装置及制备失效分析样品的方法做进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚，需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图2，其为本发明一实施例所提供的芯片固定装置的结构示意图。如图2所示，所述芯片固定装置包括基座10、位于所述基座上的头盘20、以及压力调节装置30，其中，所述头盘10上设置有多个插槽11，并且所述插槽11贯穿所述头盘10的底部，所述压力调节装置30能够从所述插槽11插进/拔出。
如图2所示，本实施例中，所述基座10为两个支架，所述头盘20位于所述两个支架之间，并固定于所述两个支架上，在后续进行研磨的过程中，所述化学研磨机台放置于所述两个支架之间，并位于所述头盘20之下。
图3为本发明一实施例所提供的芯片固定装置中头盘与压力调节装置的剖面图，如图3所示，所述插槽11呈圆柱状，其从所述头盘20顶部到底部共有三种横截面积，第一横截面积11a、第二横截面积11b与第三横截面积11c，且三种横截面积依次减小，即第一横截面积11a大于第二横截面积11b，第二横截面积11b大于第三横截面积11c。
所述芯片固定装置还包括衬垫40，芯片50粘附于所述衬垫40上，将所述衬垫40放入所述插槽11中并从所述头盘20的底部暴露出所述芯片50。由于所述芯片50粘附于所述衬垫40上，所述衬垫40固定于所述插槽11内，因此实现了芯片50的固定。
所述衬垫40包括两部分，如图4所示，第一部分40a的横截面积大于所述第三横截面积11c并小于等于所述第二横截面积11b，第二部分40b的横截面积小于等于所述第三横截面积11c；将所述衬垫40放置于所述插槽11中，第一部分40a通过具有第一横截面积11a的插槽，固定于具有所述第二横截面积11b的插槽中，第二部分40b通过具有所述第一横截面积11a与第二横截面积11b的插槽，固定于具有所述第三横截面积11c的插槽；并且所述衬垫40第二部分40b的厚度大于等于具有所述第三横截面积11c的插槽的厚度因此所述第二部分40b会刚好延伸至具有所述第三横截面积11c的插槽的底部或伸出所述插槽的底部，所述芯片50粘附于所述第二部分40b上，从所述头盘20的底部露出。本实施例中，所述衬垫40的第一部分呈圆柱状，第二部分呈长方体状。
所述压力调节装置30的横截面积大于所述第二横截面积11b，小于等于所述第一横截面积11a，所述压力调节装置30插入所述插槽11中，位于具有所述第一横截面积11a的插槽。所述芯片固定装置还包括缓冲垫60，如图3所示，放置于所述插槽11中，位于所述压力调节装置30的底部，即位于插槽11中压力调节装置30与衬垫40之间，起到缓冲的作用。
在所述压力调节装置30内设置有弹簧31，并且在所述压力调节装置30上设置有调节阀，通过所述调节阀调节弹簧31的松紧，从而改变压力调节装置30通过缓冲垫60施加到衬垫40上的压力。在所述压力调节装置30与插槽11上设置有插销12，所述压力调节装置30上设置插杆，所述插槽11上设置有相应的插销孔，使得所述压力调节装置30固定于所述插槽11上。
本发明还提供一种制备失效分析样品的方法，使用上述的芯片固定装置，图5为本发明一实施例所提供的制备失效分析样品的方法的流程示意图，如图5所示，本发明提出的一种制备失效分析样品的方法，包括以下步骤：
步骤01：提供晶圆，对所述晶圆进行切割形成单个芯片样品；
步骤02：将芯片样品贴附于所述芯片固定装置上；
步骤03：将芯片固定装置移至化学研磨机台上，对芯片样品进行研磨。
请参考图5所示，并结合图2～4，详细说明本发明提出的制备失效分析样品的方法：
步骤01：提供晶圆，对所述晶圆进行切割形成单个芯片样品50。
步骤02：将芯片样品贴附于所述芯片固定装置上，具体的，包括：
首先，将芯片样品50粘附于衬垫40上。
本实施例中，使用环氧胶将所述芯片样品50粘附于衬垫40上；所述衬垫40包括两部分40a与40b，第一部分40a的横截面积大于第二部分40b的横截面积，所述芯片样品50粘附于所述第二部分40b上。
其次，将粘附有芯片样品50的衬垫40放入头盘30的插槽11中。
所述衬垫第二部分40b的横截面积小于等于所述第三横截面积11c，第一部分40a的横截面积大于所述第三横截面积11c并小于等于所述第二横截面积11b，因此，将所述衬垫40的第二部分40b朝下放置于插槽11中，第二部分40b位于具有所述第三横截面积11c的插槽11中，并且由于第二部分40b的厚度大于等于具有所述第三横截面积11c的插槽11的厚度，因此所述第二部分40b会刚好延伸至具有所述第三横截面积11c的插槽11的底部或伸出所述插槽11的底部，在所述第二部分40b上粘附的芯片样品50会伸出所述插槽11的底部，方便后续对芯片样品50的研磨。
最后，将压力调节装置30插进插槽11中。
首先将缓冲垫60放置于所述插槽11中，所述缓冲垫60位于所述衬垫40的第一部分40a之上；然后将压力调节装置30插进插槽11中；由于所述压力调节装置30的横截面积大于所述第二横截面积11b，小于等于所述第一横截面积11a，因此所述压力调节装置30的底部位于具有所述第一横截面积11a的插槽11的底部。通过调节所述压力调节装置30上的调节阀，调节所述压力调节装置30内的弹簧的松紧，从而改变所述压力调节装置30对衬垫40施加的压力，达到调节化学研磨速度的目的。
将所述压力调节装置30插进插槽11之后，移动插杆121至插销孔122中，固定所述压力调节装置30与插槽11。
步骤03：将芯片固定装置移至化学研磨机台上，对芯片样品进行研磨。
具体的，将头盘30移动至化学研磨机台上，对芯片样品50进行研磨，从而完成失效分析样品的制备。
在研磨的过程中，由于芯片样品50粘附于所述衬垫40上，而所述衬垫40位于所述插槽11内，所述插槽11包围所述衬垫40，提供化学研磨过程中需要的反摩擦力和反离心力，以平衡在研磨过程中产生的摩擦力与离心力；同时，所述压力调节装置30提供垂直于化学研磨平台的压力，使得芯片样品50紧贴在所述化学研磨平台上进行研磨。
综上所述，本发明通过将芯片样品贴附于芯片固定装置上，通过固定芯片样品提供化学研磨过程中需要的反摩擦力和反离心力，实现自动化学研磨，从而实现批量自动制备失效分析样品，提高了失效分析样品预处理的效率，提高了失效分析样品制备的成功率，同时节省了人力资源；本发明将芯片样品粘附于衬垫上，将衬垫放入头盘的插槽中，然后在插槽中插入压力调节装置，从而固定芯片样品，其方法简单，易于操作；本发明在压力调节装置中设置有弹簧，通过调节阀调节弹簧的松紧，从而调节施加在化学研磨平台上的压力，实现化学研磨速度的调节，提高了化学研磨的效率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (16)

1.一种芯片固定装置，其特征在于，包括：基座、位于所述基座上的头盘、以及压力调节装置，其中，所述头盘上设置有多个插槽，并且所述插槽贯穿所述头盘的底部，所述压力调节装置能够从所述插槽插进/拔出。
2.如权利要求1所述的芯片固定装置，其特征在于，所述插槽从所述头盘顶部到底部共有三种横截面积，第一横截面积、第二横截面积与第三横截面积，且三种横截面积依次减小。
3.如权利要求2所述的芯片固定装置，其特征在于，还包括衬垫，芯片粘附于所述衬垫上，所述衬垫放入所述插槽中并从所述头盘的底部暴露出所述芯片。
4.如权利要求3所述的芯片固定装置，其特征在于，所述衬垫包括两部分，第一部分的横截面积大于所述第三横截面积并小于等于所述第二横截面积，第二部分的横截面积小于等于所述第三横截面积，并且所述衬垫第二部分的厚度大于等于具有所述第三横截面积的插槽的厚度。
5.如权利要求4所述的芯片固定装置，其特征在于，所述衬垫的第一部分呈圆柱状，第二部分呈长方体状，所述芯片黏附于所述第二部分上。
6.如权利要求2所述的芯片固定装置，其特征在于，所述压力调节装置的横截面积大于所述第二横截面积，小于等于所述第一横截面积。
7.如权利要求1所述的芯片固定装置，其特征在于，所述压力调节装置内设置有弹簧，并且所述压力调节装置上设置有调节阀，调节所述弹簧的松紧。
8.如权利要求1所述的芯片固定装置，其特征在于，在所述压力调节装置与插槽上设置有插销，所述压力调节装置上设置插杆，所述插槽上设置有相应的插销孔。
9.如权利要求1所述的芯片固定装置，其特征在于，还包括缓冲垫，放置于所述插槽中，位于所述压力调节装置的底部。
10.一种制备失效分析样品的方法，其特征在于，使用权利要求1～9中任意一项所述的芯片固定装置，其方法包括：
提供晶圆，对所述晶圆进行切割形成单个芯片样品；
将芯片样品贴附于所述芯片固定装置上；
将芯片固定装置移至化学研磨机台上，对芯片样品进行研磨。
11.如权利要求10所述的制备失效分析样品的方法，其特征在于，所述将芯片样品贴附于所述芯片固定装置上，包括：
将芯片样品粘附于衬垫上；
将粘附有芯片样品的衬垫放入头盘的插槽中；
将压力调节装置插进插槽中。
12.如权利要求11所述的制备失效分析样品的方法，其特征在于，通过环氧胶将所述芯片样品粘附于所述衬垫上。
13.如权利要求12所述的制备失效分析样品的方法，其特征在于，所述芯片样品粘附于所述衬垫的第二部分，将所述衬垫的第二部分朝下放置于插槽中。
14.如权利要求11所述的制备失效分析样品的方法，其特征在于，通过调节阀调节所述压力调节装置对衬垫施加的压力。
15.如权利要求11所述的制备失效分析样品的方法，其特征在于，将粘附有芯片样品的衬垫放入头盘的插槽之后，还包括，将缓冲垫放置于所述插槽中。
16.如权利要求11所述的制备失效分析样品的方法，其特征在于，将压力调节装置插进插槽中，移动插杆至插销孔中，固定所述压力调节阀与插槽。
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