CN111300260A - 一种抛光减薄装置和抛光减薄方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抛光减薄装置和抛光减薄方法，包括：托盘，用于固定待加工部件，所述待加工部件包括InP基晶圆；喷头，用于向所述待加工部件的待加工表面喷涂抛光液，以对所述待加工表面进行抛光；磁转子，放置在所述待加工部件的待加工表面上，用于通过旋转对所述待加工表面进行机械研磨，对所述待加工表面进行减薄。由于减薄过程中待加工部件如InP基晶圆本身不旋转，因此，可以大大降低抛光减薄过程中对待加工部件如InP基晶圆的挤压应力，大大降低待加工部件如InP基晶圆的机械加工损伤。

Description

一种抛光减薄装置和抛光减薄方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地说，涉及一种抛光减薄装置和抛光减薄方法。

背景技术

采用III-V族化合物制作的半导体器件和超高速数字/数模混合电路等凭借其优良的频率特性，已经成为军事通讯、雷达、制导、空间防御、高速智能化武器及电子对抗等现代化国防装备的核心部件之一。

在众多的III-V族化合物中，InP(磷化铟)化合物具有独特的优势，这主要得益于其优良的材料特性，例如，InP和InGaAs(铟镓砷)之间的晶格失配很小，以及电子饱和速率很高等，所以不论是HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)结构还是HBT(Heterojunction bipolar transistor，异质结双极晶体管)结构，都具有非常优异的高频、大功率性能。

但是，InP材料的物理性能却很差，非常易碎，很小的碰撞或振动都会导致晶圆碎裂而前功尽弃，因此，InP材料的制造加工面临着很多工艺上的难题。尤其是在超高频率、大功率的InP基RFIC(射频集成电路)的制造工艺中，如何在对InP基晶圆进行减薄抛光时，减小或避免InP基晶圆的损伤是本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种抛光减薄装置和抛光减薄方法，以减小或避免InP基晶圆的减薄抛光损伤。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抛光减薄装置，包括：

托盘，用于固定待加工部件，所述待加工部件包括InP基晶圆；

喷头，用于向所述待加工部件的待加工表面喷涂抛光液，以对所述待加工表面进行抛光；

磁转子，放置在所述待加工部件的待加工表面上，用于通过旋转对所述待加工表面进行机械研磨，对所述待加工表面进行减薄。

可选地，还包括控制部件；

所述控制部件与所述磁转子和所述喷头相连，用于控制所述喷头和所述磁转子交替工作，以对所述待加工表面交替进行抛光和减薄。

可选地，所述磁转子包括截面为半圆形的柱状磁性结构和位于所述磁性结构底部的研磨层，以通过所述研磨层对所述待加工表面进行机械研磨。

可选地，所述研磨层为金属氧化物层，所述金属氧化物层包括三氧化二铝层。

可选地，还包括：

热板，设置于所述托盘底部，用于对所述托盘进行加热，以使所述待加工部件与所述托盘键合固定。

可选地，所述待加工部件与所述托盘通过光刻胶键合固定。

一种抛光减薄方法，包括：

将待加工部件固定在托盘上，所述待加工部件包括InP基晶圆；

通过喷头向所述待加工部件的待加工表面喷涂抛光液，来对所述待加工表面进行抛光；

通过磁转子旋转对所述待加工表面进行机械研磨，来对所述待加工表面进行减薄。

可选地，还包括：

在所述磁转子运行一段时间后，更换所述磁转子。

可选地，将待加工部件固定在托盘上包括：

采用光刻胶将所述待加工部件固定在所述托盘上。

可选地，对所述待加工部件的待加工表面进行抛光和减薄之后，还包括：

对所述待加工部件进行清洗；

采用特定溶液对所述光刻胶进行腐蚀，以将所述待加工部件与所述托盘分离。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的抛光减薄装置和抛光减薄方法，采用托盘固定待加工部件，采用喷头向待加工部件的待加工表面喷涂抛光液，来对所述待加工表面进行抛光，采用磁转子旋转对待加工表面进行机械研磨，来对所述待加工表面进行减薄，由于减薄过程中待加工部件如InP基晶圆本身不旋转，因此，可以大大降低抛光减薄过程中对待加工部件如InP基晶圆的挤压应力，大大降低待加工部件如InP基晶圆的机械加工损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种抛光减薄装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种托盘和待加工部件的键合固定方式示意图；

图3为本发明实施例提供的一种磁转子的结构示意图；

图4为本发明实施例提供一种磁转子的旋转方式的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种抛光减薄方法的流程示意图。

具体实施方式

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种抛光减薄装置，用于对InP基晶圆等部件进行抛光减薄，如图1所示，包括托盘10、喷头11和磁转子12，当然，本发明实施例中的抛光减薄装置还包括反应室13等，托盘10、喷头11和磁转子12等在反应室13内进行抛光和减薄反应。

其中，托盘10，可选为石英托盘，用于固定待加工部件20，待加工部件20包括InP基晶圆。喷头11用于向待加工部件20的待加工表面喷涂抛光液110，以对待加工表面进行抛光。磁转子12放置在待加工部件20的待加工表面上，用于通过旋转对待加工部件20的待加工表面进行机械研磨，对待加工表面进行减薄。

由于减薄过程中待加工部件20如InP基晶圆本身不旋转，因此，可以大大降低抛光减薄过程中对待加工部件20如InP基晶圆的挤压应力，大大降低待加工部件20如InP基晶圆的机械加工损伤。

可选地，本发明实施例中通过光刻胶键合固定待加工部件20和托盘10。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，待加工部件20和托盘10还可以采用其他胶体进行键合固定。基于此，如图2所示，本发明实施例中的抛光减薄装置还包括热板14，该热板14设置在托盘10底部，用于对托盘10进行加热，以使待加工部件20与托盘10键合固定。

具体地，将待加工部件20背面喷涂厚度约为2μm的光刻胶21，如AZ4620光刻胶，然后在托盘10表面喷涂厚度约为3μm的光刻胶21，如AZ4620光刻胶，之后，将托盘10光刻胶面向上放于温度为90℃的热板14上，将待加工部件20光刻胶面和托盘10光刻胶面贴合，在2×10^-2mabr真空下，施加1bar压强于待加工部件20上进行键合，键合时间20min。

本发明实施例中，采用喷头11向待加工部件20的待加工表面喷涂抛光液110，来对待加工部件20的待加工表面进行抛光。需要说明的是，在本发明的一个实施例中，抛光液110的主要成分包括：碳化硅颗粒，颗粒直径为50nm～200nm，体积比为3％～5％；次氯酸盐，体积比为30％～40％；氢溴酸，体积比为5％～7％，DI水，体积比50～60％。

本发明的一个实施例中，如图3所示，磁转子12包括截面为半圆形的柱状磁性结构120和位于柱状磁性结构120的底部平面的研磨层121，以通过研磨层121对待加工部件20的待加工表面进行机械研磨。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，可以根据实际需求选择合适的磁转子形状。

可选地，研磨层121为金属氧化物层，进一步可选地，金属氧化物层包括三氧化二铝层。可选地，研磨层121的厚度为10μm。

本发明实施例中，如图4所示，磁转子12沿箭头所示方向旋转，如沿逆时针或顺时针方向旋转，并且，磁转子12的长度近似等于待加工部件20如InP基晶圆的直径，以对整个待加工表面进行研磨。

本发明实施例中，抛光减薄装置还包括控制部件。控制部件与磁转子12和喷头11相连，用于控制喷头11和磁转子12交替工作，以对待加工表面交替进行抛光和减薄。其中，控制部件通过脉冲方式控制喷头11和磁转子12交替工作。

可选地，控制部件控制磁转子12的转速为80rpm～200rpm，并控制磁转子12和喷头11每间隔20s旋转10s，也就是说，控制磁转子旋转10s，控制磁转子停止旋转后，控制喷头喷涂抛光液10s，停止喷涂抛光液10s后，控制磁转子旋转10s，以此类推。

本发明实施例中，控制部件在脉冲工作模式下，实现减薄和抛光两种工艺交替作用，使得减薄和抛光一体化完成，整个过程稳定，速度快，控制性好，重复度高，无粉尘污染，衬底减薄最终厚度达到20μm，抛光面Ra＜2nm。

还需要说明的是，本发明实施例中，在减薄的过程中，可以不断更换磁转子12，如磁转子12工作1小时后，将磁转子12更换为新的磁转子，以使磁转子与待加工表面贴合紧密，避免了传统减薄工艺中由于转子形变误差造成的加工精度失真。

此外，本发明实施例中，在完成抛光和减薄后，可以采用直链烷基苯磺酸盐溶剂对待加工部件20进行清洗，用DI水冲洗干净，40℃的氮气吹干。之后，将清洗后的待加工部件20和托盘10侵入60℃的NMP(N甲基吡咯烷酮)30min，使得待加工部件20和托盘10自动分离，取出待加工部件20后清洗干净即可。

本发明实施例还提供了一种抛光减薄方法，如图5所示，包括：

S101：将待加工部件固定在托盘上，待加工部件包括InP基晶圆；

可选地，将待加工部件固定在托盘上包括：

采用光刻胶将待加工部件固定在托盘上。

具体地，将待加工部件背面喷涂厚度约为2μm的光刻胶，如AZ4620光刻胶，然后在托盘表面喷涂厚度约为3μm的光刻胶，如AZ4620光刻胶，之后，将托盘光刻胶面向上放于温度为90℃的热板上，将待加工部件光刻胶面和托盘光刻胶面贴合，在2×10^-2mabr真空下，施加1bar压强于待加工部件上进行键合，键合时间20min。

S102：通过喷头向待加工部件的待加工表面喷涂抛光液，来对待加工表面进行抛光；

S103：通过磁转子旋转对待加工表面进行机械研磨，来对待加工表面进行减薄。

可选地，本发明实施例中，S102和S103可以交替进行，也就是说，控制磁转子旋转一段时间后，控制磁转子停止旋转，并控制喷头喷涂抛光液，停止喷涂抛光液后，再次控制磁转子旋转，以此类推。

本发明实施例中，通过磁转子和喷头交替工作，实现了减薄和抛光两种工艺交替作用，使得减薄和抛光一体化完成，整个过程稳定，速度快，控制性好，重复度高，无粉尘污染，衬底减薄最终厚度达到20μm，抛光面Ra＜2nm。

由于减薄过程中待加工部件20如InP基晶圆本身不旋转，因此，可以大大降低抛光减薄过程中对待加工部件20如InP基晶圆的挤压应力，大大降低待加工部件20如InP基晶圆的机械加工损伤。

由于本发明实施例中采用光刻胶对托盘和待加工部件进行了固定，因此，对待加工部件的待加工表面进行抛光和减薄之后，还包括：

对待加工部件进行清洗；

采用特定溶液对光刻胶进行腐蚀，以将待加工部件与托盘分离。

具体地，在完成抛光和减薄后，可以采用直链烷基苯磺酸盐溶剂对待加工部件20进行清洗，用DI水冲洗干净，40℃的氮气吹干。之后，将清洗后的待加工部件20和托盘10侵入60℃的NMP(N甲基吡咯烷酮)30min，使得待加工部件20和托盘10自动分离，取出待加工部件20后清洗干净即可。

本发明实施例提供的方法，还包括：

在磁转子运行一段时间后，更换磁转子。

如磁转子12工作1小时后，可以将磁转子12更换为新的磁转子，以使磁转子与待加工表面贴合紧密，避免了传统减薄工艺中由于转子形变误差造成的加工精度失真。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种抛光减薄装置，其特征在于，包括：

托盘，用于固定待加工部件，所述待加工部件包括InP基晶圆；

喷头，用于向所述待加工部件的待加工表面喷涂抛光液，以对所述待加工表面进行抛光；

磁转子，放置在所述待加工部件的待加工表面上，用于通过旋转对所述待加工表面进行机械研磨，对所述待加工表面进行减薄。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括控制部件；

所述控制部件与所述磁转子和所述喷头相连，用于控制所述喷头和所述磁转子交替工作，以对所述待加工表面交替进行抛光和减薄。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁转子包括截面为半圆形的柱状磁性结构和位于所述磁性结构底部的研磨层，以通过所述研磨层对所述待加工表面进行机械研磨。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述研磨层为金属氧化物层，所述金属氧化物层包括三氧化二铝层。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

热板，设置于所述托盘底部，用于对所述托盘进行加热，以使所述待加工部件与所述托盘键合固定。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述待加工部件与所述托盘通过光刻胶键合固定。

7.一种抛光减薄方法，其特征在于，包括：

将待加工部件固定在托盘上，所述待加工部件包括InP基晶圆；

通过喷头向所述待加工部件的待加工表面喷涂抛光液，来对所述待加工表面进行抛光；

通过磁转子旋转对所述待加工表面进行机械研磨，来对所述待加工表面进行减薄。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述磁转子运行一段时间后，更换所述磁转子。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将待加工部件固定在托盘上包括：

采用光刻胶将所述待加工部件固定在所述托盘上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述待加工部件的待加工表面进行抛光和减薄之后，还包括：

对所述待加工部件进行清洗；

采用特定溶液对所述光刻胶进行腐蚀，以将所述待加工部件与所述托盘分离。

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