CN105500120B - 一种晶圆研磨的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆研磨的控制方法，通过硬抛减薄晶圆，筛选硬抛研磨液颗粒度、研磨液注入流量，兼顾研磨减薄面的晶圆翘曲度、移除率和破片率，实现最佳研磨效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶圆的研磨方法，特别是对发光二极管晶圆研磨硬抛减薄的方法。
背景技术
现行的抛光研磨工艺存在两种加工方式，一种为软抛工艺，在软抛机结合抛光布和抛光液抛光晶圆，抛光液往往含有硅溶胶成分，慢速抛光晶圆；一种为硬抛工艺，在硬抛机利用铜盘跟抛光液，快速研磨抛光晶圆。
随着LED器件性能的不断提高和器件尺寸的减小，对研磨抛光的晶圆材料、完整性、几何参数、研磨移除率以及表面质量等方面都提出较高的要求。目前业内在加工工艺中对抛光、清洗的研究比较深入，而鲜见对晶圆几何参数的研究，实际上几何参数特别是翘曲度是加工过程中必须加以控制的指标。
在晶体生长过程中，存在较高的温度梯度和径向温度梯度，由此造成晶体在生长过程中承载很高的热应力，并引发晶格滑移产生位错，在晶圆研磨减薄过程中，热应力释放导致晶圆翘曲变形，导致后续加工难度上升，精确度很难保证。由于晶圆的翘曲度是属于体缺陷，一旦形成，在后续的工序中很难改善，且翘曲度直接影响晶圆的完整性和稳定性，翘曲度达到一定程度亦会出现晶圆破碎的情况。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种晶圆研磨的控制方法，通过调整硬抛研磨工艺、选取硬抛用的钻石研磨抛光液，在硬抛机上进行晶圆减薄。
根据本方法，优选的，所述抛光液中钻石颗粒的粒径为d，其中3.5μm≤d≤8.5μm。
根据本方法，优选的，所述硬抛研磨工艺中抛光液的注入流量为f，其中0.8mL/min≤f≤5mL/min。
根据本方法，优选的，所述晶圆的厚度在研磨前为130μm，研磨后晶圆的厚度为100μm。
根据本方法，优选的，所述晶圆的衬底材料为蓝宝石时，所述抛光液钻石的粒径为d1，其中6μm≤d1≤8.5μm。
根据本方法，优选的，所述晶圆的衬底材料为蓝宝石时，所述抛光液的注入流量为f1，其中3mL/min≤f1≤5mL/min，其研磨抛光的移除率最大。
根据本方法，优选的，所述晶圆的衬底材料为硅时，所述抛光液钻石的粒径为d2，其中3.5μm≤d2≤6μm。
根据本方法，优选的，所述晶圆的衬底材料为硅时，所述抛光液的注入流量为f2，其中0.8mL/min≤f2≤1.2mL/min，所述晶圆的衬底材料为硅时，其研磨抛光的移除率最大。
根据本方法，优选的，所述晶圆的衬底材料为砷化镓时，所述抛光液钻石的粒径为d3，其中3.5μm≤d3≤6μm。
根据本方法，优选的，所述晶圆的衬底材料为砷化镓时，所述抛光液的注入流量为f3，其中0.8mL/min≤f3≤1.2mL/min，其研磨抛光的移除率最大。
本发明的有益效果至少包括解决了背景技术中的问题，能有效降低研磨完成后晶圆的翘曲程度，并在控制破片率的条件下，提高晶圆移除率，适合大规模量产，缩短加工周期、减少产品损失、提高产品质量。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1~图2是通过上蜡固定晶圆的陶瓷盘示意图。
图3是研磨硬抛机的工作示意图。
图4是扫描电子显微镜（SEM）下的钻石颗粒形貌图。
图5是检测晶圆翘曲度的示意图。
其中，1、晶圆；2、陶瓷盘；3、硬抛机；31、铜盘；32、主轴；4、研磨抛光液；41、滴管；d、粒径。
具体实施方式
下面结合示意图对本发明的结构及其制作方法进行详细的描述，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，通过实施例所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
实施例1
本实施例提供了一种晶圆研磨的控制方法，具体如下：
先提供一厚度为130um的发光二极管晶圆1，晶圆1的衬底材料为蓝宝石，参看图1和图2所示，通过上蜡将待研磨抛光的晶圆1与陶瓷盘2粘合固定。
再参看图3，将陶瓷盘2放在研磨硬抛机3的铜盘31上，进行硬抛工艺，其中陶瓷盘2粘合晶圆1的一面与铜盘31接触。铜盘31绕主轴32旋转，而陶瓷盘2由硬抛机3提供压力限制其绕主轴32旋转，从而产生晶圆（图中未示出）与铜盘31间的相对摩擦，利用二者之间的钻石研磨抛光液4减薄晶圆。
硬抛过程中，通过滴管41向铜盘31注入钻石研磨抛光液4，参看图4，通过扫描电子显微镜（SEM）观察，钻石研磨抛光液的主要成分为钻石颗粒，抛光液颗粒度指的是钻石颗粒的平均粒径d，其为钻石研磨抛光液4性能的主要影响因素，下表为4组不同颗粒度的钻石研磨抛光液4进行抛光的实验数据：
上表中几个主要数据，按对研磨抛光质量影响的重要程度依次排序为：翘曲度、晶圆移除率和粗糙度。翘曲度过大直接影响到晶圆的完整性和后续加工精度的稳定性，如图5所示，实际生产中通过刻度尺目测翘曲度的数值。晶圆移除率越大，加工速度越快；粗糙度过大，容易导致研磨面损伤、暗裂，破片比例增高。因此，综合考虑翘曲度越小、晶圆移除率越快、粗糙度越小，研磨抛光的质量越好。
综合考量翘曲度、晶圆移除率和粗糙度参数，A与B规格的研磨抛光液4晶圆移除率过小，加工时间长，翘曲度过大，不利于后续加工的精度控制。
对比C与D规格的研磨抛光液4，D的粗糙度大于25nm，容易出现研磨面暗裂，无法满足量产的良率要求，而晶圆移除率与翘曲度相对于C规格的研磨抛光液4，优势较小。
综上，研磨抛光液4的粒径优选为6-8.5μm，优选每分钟均匀注入3-5mL研磨抛光液4，以达到最快晶圆移除率3μm/min。
实施例2
本实施例相对实施例1的区别为，采用硅作为晶圆1的衬底材料，如下表所示，为4组不同颗粒度的钻石研磨抛光液4进行抛光的实验数据：
综合考量翘曲度、晶圆移除率和粗糙度参数，由于硅材质韧性较差，移除率过大将导致破片率急剧上升，C与D规格的研磨抛光液4晶圆移除率均大于7μm/min，加工速度过快，导致破片率大于5%，造成大量片源损失，无法满足量产需求。
对比A与B规格的研磨抛光液4，A规格的翘曲度无法满足量产要求，翘曲过大，导致对后续加工工艺影响过大。
综上，研磨抛光液的粒径优选为3.5-6μm.，由于硅材质硬度较低，优选每分钟均匀注入1mL研磨抛光液4，以达到最快晶圆移除率6μm/min。
实施例3
本实施例采用砷化镓作为晶圆1的衬底材料，如下表所示，为4组不同颗粒度的钻石研磨抛光液4进行抛光的实验数据：
综合考量翘曲度、晶圆移除率和粗糙度参数，由于砷化镓材质与硅一样韧性较差，移除率过大会导致破片率急剧上升，C与D规格的研磨抛光液4晶圆移除率均大于7μm/min，导致破片率大于5%，造成大量片源损失，无法满足量产需求。
对比A与B规格的研磨抛光液4，A规格的翘曲度无法满足量产要求，翘曲过大，导致对后续加工影响过大。而相比之下，B规格最为符合量产要求。
综上，研磨抛光液4的颗粒度优选为3.5-6μm，由于硅材质硬度较低，优选每分钟均匀注入1mL研磨抛光液4，以达到最快晶圆移除率7μm/min。
应当理解的是，上述具体实施方案为本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该实施例，凡依本发明所做的任何变更，皆属本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种晶圆研磨的控制方法，通过调整硬抛研磨工艺、选取硬抛用的钻石研磨抛光液，在硬抛机上进行晶圆减薄，其特征在于：所述抛光液中钻石颗粒的粒径为d，其中3.5μm≤d≤8.5μm，所述硬抛研磨工艺中抛光液的注入流量为f，其中0.8mL/min≤f≤5mL/min，所述晶圆的厚度在研磨前为130μm，研磨后晶圆的厚度为100μm。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨的控制方法，其特征在于：所述晶圆的衬底材料为蓝宝石时，所述抛光液钻石的粒径为d1，其中6μm≤d1≤8.5μm。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨的控制方法，其特征在于：所述晶圆的衬底材料为蓝宝石时，所述抛光液的注入流量为f1，其中3mL/min≤f1≤5mL/min，其研磨抛光的移除率最大。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨的控制方法，其特征在于：所述晶圆的衬底材料为硅时，所述抛光液钻石的粒径为d2，其中3.5μm≤d2≤6μm。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨的控制方法，其特征在于：所述晶圆的衬底材料为硅时，所述抛光液的注入流量为f2，其中0.8mL/min≤f2≤1.2mL/min，其研磨抛光的移除率最大。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨的控制方法，其特征在于：所述晶圆的衬底材料为砷化镓时，所述抛光液钻石的粒径为d3，其中3.5μm≤d3≤6μm。
7.根据权利要求1所述的一种晶圆研磨的控制方法，其特征在于：所述晶圆的衬底材料为砷化镓时，所述抛光液的注入流量为f3，其中0.8mL/min≤f3≤1.2mL/min，其研磨抛光的移除率最大。
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