CN107756232A - 一种晶片研磨装置 - Google Patents

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段满龙
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Abstract

一种晶片研磨装置，包括：抛光盘，通过第一转轴与第一电机连接，由第一电机驱动抛光盘转动；一个或多个抛光头，其中每个抛光头具有以下结构：抛光头为连接在第二转轴末端的可上下移动的圆盘，所述抛光头的端面与抛光盘的端面相对，在抛光头的端面上安装有一个或多个晶片；抛光垫，具有弹性的抛光垫平铺粘贴在抛光盘的端面上，其中，抛光盘与抛光头挤压研磨的区域沿径向向内侧逐渐凸起；其中，所述抛光头挤压抛光盘上的抛光垫，配合抛光药液对晶片进行化学机械抛光。本发明的晶片研磨装置，能够保证晶片承受压力均匀，可以有效避免晶片边缘的塌边现象，提高晶片表面平整度，提高了晶片的优良率。

Description

一种晶片研磨装置
技术领域
本发明属于一种半导体晶片加工技术，具体地说，涉及一种晶片研磨装置。
背景技术
半导体晶片由于其在电子、通讯及能源等多种领域中的应用，其发展受到越来越多的关注。磷化铟(InP)晶体是重要的化合物半导体材料，与砷化镓(GaAs)相比，其优越性主要在于高的饱和电子漂移速度、导热性好及较强的抗辐射性能等，因此磷化铟晶片通常用于制造高频、高速和大功率微波器件和电路。InP作为衬底材料已在多个领域得到广泛应用，如长波长(1.3～1.55μm)发光二极管、激光器和探测器、毫米波异质结双极晶体管(HBT)、高电子迁移率晶体管(HEMT)和单片电路等。这些器件将是下一代宽带网络、区域电子对抗、预警系统、高性能雷达、卫星系统和精确制导武器等的关键部件。
由于外延工艺、光刻工艺等对晶片平整度和粗糙度是非常敏感的，其直接影响着外延材料结构和材料质量从而影响器件的成品率。晶片在抛光加工过程中，使用有弹性的抛光垫，在一定的压力下配合抛光药液进行化学机械抛光，由于抛光头由抛光盘带动转动，抛光头的转速难以控制，且转速不均匀，且抛光垫具有一定的弹性，使得晶片从边缘到中心受压逐渐减小，晶片所受摩擦力也就逐渐减小，经过抛光后，晶片整体形状会变成边缘塌边的现象，对整个晶片的平整度有比较大的影响。
发明内容
一种晶片研磨装置，包括：抛光盘，通过第一转轴与第一电机连接，由第一电机驱动抛光盘转动；一个或多个抛光头，其中每个抛光头具有以下结构：抛光头为连接在第二转轴末端的可上下移动的圆盘，所述抛光头的端面与抛光盘的端面相对，在抛光头的端面上安装有一个或多个晶片；抛光垫，具有弹性的抛光垫平铺粘贴在抛光盘的端面上，其中，抛光盘与抛光头挤压研磨的区域沿径向向内侧逐渐凸起；其中，所述抛光头挤压抛光盘上的抛光垫，配合抛光药液对晶片进行化学机械抛光。
优选地，每个抛光头通过第二转轴与第二电机连接，通过第二电机驱动抛光头旋转。
优选地，在每个抛光头的端面上设置有晶片固定盘，在所述晶片固定盘上设置有用于固定一个或多个晶片的凹槽。
优选地，所述第二电机转速在0-80r/min之间。
优选地，晶片固定盘为陶瓷材料。
优选地，抛光盘的端面从边缘沿径向向中心逐渐凸起。
优选地，所述晶片研磨装置还包括喷管，所述喷管设置在抛光盘上方，用于向抛光垫上喷洒抛光药液。
优选地，每个抛光头的第二转轴与抛光盘的第一转轴平行且不在一条直线上。
优选地，每个抛光头与抛光盘的旋转方向相同。
附图说明
通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1是表示现有技术中的晶片研磨装置的侧视图；
图2是表示边缘塌边的晶片的侧视图；
图3是表示本发明实施例涉及的晶片研磨装置的侧视图一；
图4是表示本发明实施例涉及的晶片研磨装置的侧视图二；
图5是表示本发明实施例涉及的晶片研磨装置的侧视图三。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的晶片研磨装置的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
本实施例说明一种晶片研磨装置，包括抛光盘、一个或多个抛光头以及研磨垫。其中，抛光盘通过第一转轴与第一电机连接，由第一电机驱动抛光盘转动，且与抛光头挤压研磨的区域沿径向向内侧逐渐凸起。任一个抛光头具有以下结构：抛光头为连接在第二转轴末端的可上下移动的圆盘，所述抛光头的端面与抛光盘的端面相对，在抛光头的端面上可安装一个或多个晶片；抛光垫，具有弹性的抛光垫平铺粘贴在抛光盘的端面上，其中，所述抛光头挤压抛光盘上的抛光垫，配合抛光药液对晶片进行化学机械抛光。
通常是抛光盘在下方，抛光头设置在抛光盘的上方。图1至图4是以一个抛光头为例进行说明。图1是表示现有技术中的晶片研磨装置的侧视图，图2是表示边缘塌边的晶片的侧视图，如图1和图2所示，该晶片研磨装置包括抛光头1、抛光盘2、抛光垫3。抛光盘2为平面圆盘状，在抛光盘2的下端面延伸出第一转轴21，第一转轴21与第一电机(未示出)的输出轴连接，由第一电机驱动抛光盘2转动。当然，第一转轴21也可以是向上延伸的，或者向上和向下都延伸。具有弹性的抛光垫3平铺粘贴在抛光盘2的上端面。抛光头1设置在抛光盘2的上方，抛光头1也为平面圆盘状，且连接在第二转轴11的下部，使得抛光头1的下端面与抛光盘2的上端面相对。在抛光头1的下端面上安装有一个或多个圆形的晶片4。通过抛光盘2的转动，带动抛光头1也旋转，在抛光过程中，对抛光头1施加一定的压力，使抛光头1挤压抛光盘2上的抛光垫3，在一定的压力下配合抛光药液进行化学机械抛光。
在图1中，由于抛光头1由抛光盘2带动转动，抛光头1的转速难以控制，且转速不均匀，且抛光垫3具有一定的弹性，使得晶片4从边缘到中心受压逐渐减小，晶片4所受摩擦力也就逐渐减小，经过抛光后，晶片4整体形状会变成边缘塌边的现象，如图2所示，对整个晶片4的平整度有比较大的影响。本实施例中，抛光盘2与抛光头1对应的研磨区域沿径向向内侧逐渐凸起，如图3所示，抛光盘2的边缘处为平面24，而在位于抛光头1的下部的与抛光头配合研磨的区域，是向上的凸起22，然后沿径向内侧又是平面23。这样可以保证在一定的下压力下，晶片4受压均匀，从而使得晶片4所受摩擦力均匀一致，能够避免晶片4在研磨过程中的塌边现象，有效提高晶片4的表面平整度。当然也可以从抛光盘的边缘沿径向一直到中心都是逐渐向上凸起，如图4所示。
本实施例的晶片研磨装置采用的抛光盘的上端面是从边缘沿径向到中心逐渐凸起的形式，可尽量消除晶片在外边缘到内边缘受力不均匀，保证晶片均匀抛光去除。
如图5所示，抛光头1可以是一个或多个。每个抛光头1与抛光盘2都形成有环形的研磨区域。当然也可以从抛光盘的边缘沿径向一直到中心都是逐渐向上凸起。
在一个可选实施例中，抛光头1采用主动旋转，可以通过第二电机(未示出)驱动上抛光头1转动。在晶片抛光过程中，抛光头1具有主动转动功能，可以克服由于抛光盘2带动抛光头1转动造成的转速不均匀的现象，保证晶片在转动抛光过程中摩擦力均匀。
在一个可选实施例中，抛光头1上设置有晶片固定盘5，具体说，在抛光头1的下端面上设置有圆形凹槽，晶片固定盘5设置在圆形凹槽内，在晶片固定盘5的下端面上设置有一个或多个放置晶片的安装槽(未示出)。
在一个可选实施例中，以抛光盘的直径为810mm为例，抛光盘的上端面中心较边缘凸5-10微米。
在一个可选实施例中，抛光头1的转速在0-80r/min范围内可调。
在一个可选实施例中，晶片固定盘5为陶瓷的。
在一个可选实施例中，如图3所示，抛光盘2的上端面是从边缘沿径向向中心逐渐凸起的形式。
在一个可选实施例中，在抛光盘2的上方还设置有向抛光垫上喷洒抛光药液的喷管(未示出)。
在一个可选实施例中，每个抛光头的第二转轴11与抛光盘的第一转轴21平行且不在一条直线上。
本发明的晶片研磨装置，能够保证晶片承受压力均匀，可以有效避免晶片边缘的塌边现象，提高晶片表面平整度，提高了晶片的优良率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种晶片研磨装置，其特征在于，包括：
抛光盘，通过第一转轴与第一电机连接，由第一电机驱动抛光盘转动；
一个或多个抛光头，其中每个抛光头具有以下结构：抛光头为连接在第二转轴末端的可上下移动的圆盘，所述抛光头的端面与抛光盘的端面相对，在抛光头的端面上安装有一个或多个晶片；
抛光垫，具有弹性的抛光垫平铺粘贴在抛光盘的端面上，
其中，抛光盘与抛光头挤压研磨的区域沿径向向内侧逐渐凸起；
其中，所述抛光头挤压抛光盘上的抛光垫，配合抛光药液对晶片进行化学机械抛光。
2.根据权利要求1所述的晶片研磨装置，其特征在于，每个抛光头通过第二转轴与第二电机连接，通过第二电机驱动抛光头旋转。
3.根据权利要求1所述的晶片研磨装置，其特征在于，在每个抛光头的端面上设置有晶片固定盘，在所述晶片固定盘上设置有用于固定一个或多个晶片的凹槽。
4.根据权利要求2所述的晶片研磨装置，其特征在于，所述第二电机转速在0-80r/min之间。
5.根据权利要求3所述的晶片研磨装置，其特征在于，晶片固定盘为陶瓷材料。
6.根据权利要求1所述的晶片研磨装置，其特征在于，抛光盘的端面从边缘沿径向向中心逐渐凸起。
7.根据权利要求1所述的晶片研磨装置，其特征在于，
所述晶片研磨装置还包括喷管，所述喷管设置在抛光盘上方，用于向抛光垫上喷洒抛光药液。
8.根据权利要求1所述的晶片研磨装置，其特征在于，
每个抛光头的第二转轴与抛光盘的第一转轴平行且不在一条直线上。
9.根据权利要求1所述的晶片研磨装置，其特征在于，每个抛光头与抛光盘的旋转方向相同。
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