CN112768383A - 晶圆处理装置与晶圆处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种晶圆处理装置与晶圆处理方法，该晶圆处理装置包括：晶圆承载台，用于放置晶圆；喷砂组件，喷砂组件包括喷料嘴，喷料嘴朝向晶圆承载台，用于将磨料喷射至晶圆的边缘。该晶圆处理装置通过采用喷砂的方式代替刀具修正晶圆的边缘，从而减小了对晶圆的损伤，同时增加了晶圆表面的平整度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及晶圆处理装置与晶圆处理方法。
背景技术
由于刚从圆柱硅锭上切割下来的晶圆的外边缘很锋利，而单晶硅是脆性材料，为避免边角崩裂影响晶圆的强度，会对硅片进行圆边(Edge Profiling)处理，使得晶圆的边缘呈圆角，而圆角部分不宜形成半导体结构。
在基于晶圆形成多个半导体器件之后，需要对晶圆进行切割以将多个半导体器件分隔，在此之前，还需要对晶圆进行修边(Trimming)，以便于后续对晶圆的器件区进行切割、封装或其他工艺。
然而，现有工艺中采用刀具对晶圆进行修边，极易对晶圆造成损伤，因此希望提出一种改进的晶圆处理装置与晶圆处理方法，以减小修边工艺对晶圆的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的晶圆处理装置与晶圆处理方法，其中，通过采用喷砂的方式代替刀具对晶圆进行修边，从而减小了对晶圆的损伤，同时增加了晶圆表面的平整度。
根据本发明实施例的一方面，提供了一种晶圆处理装置，包括：晶圆承载台，用于放置晶圆；喷砂组件，所述喷砂组件包括喷料嘴，所述喷料嘴朝向所述晶圆承载台，用于将磨料喷射至晶圆的边缘。
可选地，所述喷砂组件还包括；连通所述喷料嘴的喷砂通道；以及第一驱动部件，连接所述喷砂通道，所述第一驱动部件用于将所述磨料经所述喷砂通道输送至所述喷料嘴。
可选地，所述喷砂通道与所述喷料嘴的进料口连通，其中，所述喷料嘴的出料口的口径沿远离所述进料口的方向逐渐增大。
可选地，还包括喷气组件，所述喷气组件包括喷气嘴，所述喷气嘴朝向所述晶圆承载台，用于将气体喷射至所述晶圆的边缘与所述晶圆的器件区之间。
可选地，所述喷气组件还包括：连通所述喷气嘴的喷气通道；以及第二驱动部件，连接所述喷气通道，所述第二驱动部件用于将所述气体经所述喷气通道输送至所述喷气嘴。
可选地，还包括磨料分离装置，经管道与所述第一驱动部件连接，所述磨料分离装置用于分离所述磨料以及被所述磨料从所述晶圆上分离的晶圆颗粒，并将分离出的所述磨料输送至所述第一驱动部件。
可选地，所述磨料包括多个固体颗粒，所述固体颗粒的材料包括氧化铝和/或石英。
可选地，所述固体颗粒的直径范围包括70至140纳米。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种晶圆处理方法，包括：将晶圆放置于晶圆承载台；通过喷砂组件的喷料嘴将磨料喷射至所述晶圆的边缘，去除所述晶圆的至少部分边缘的结构。
可选地，还包括控制所述喷砂组件在所述晶圆的边缘形成台阶后停止喷射所述磨料。
可选地，还包括控制所述喷料嘴的出料口与所述晶圆表面所呈的角度。
可选地，还包括通过喷气组件的喷气嘴将气体喷射至所述晶圆的边缘与所述晶圆的器件区之间以阻挡所述磨料溅射至所述晶圆的器件区。
可选地，还包括：收集所述喷料嘴喷射至所述晶圆的边缘的所述磨料以及被所述磨料从所述晶圆上分离的晶圆颗粒；以及将收集到的所述磨料与所述晶圆颗粒分离，并将分离出的所述磨料输送至所述喷料嘴。
根据本发明实施例提供的晶圆处理装置与晶圆处理方法，通过采用喷砂的方式代替刀具对晶圆进行修边，利用磨料对晶圆边缘的冲击与切削作用逐渐去除部分相应边缘结构，相对于采用刀具修边的方式，利用喷砂进行修边可以减小对晶圆的损伤，同时增加晶圆表面的平整度。
进一步的，通过设置喷气组件，利用气体在晶圆的边缘与晶圆的器件区之间形成屏障，阻挡磨料溅射至晶圆的器件区，从而保护了晶圆的器件区。
进一步的，通过设置磨料分离装置，将混合的磨料与晶圆颗粒分离，并将分离出的磨料重新利用，从而降低了成本。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1a与图1b示出了晶圆的结构示意图。
图2示出了在相关工艺中晶圆被修边后的结构示意图。
图3a示出了本发明实施例的晶圆处理装置的结构示意图。
图3b示出了图3a中喷料嘴的结构示意图。
图4a至图4c示出了本发明实施例的晶圆处理方法的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图1a与图1b示出了晶圆的结构示意图。
如图1a与图1b所示，晶圆100具有边缘结构101与器件区102，多个半导体器件形成在器件区102，而边缘结构101至少需要被去除一部分。晶圆100包括多个堆叠层，例如包括依次堆叠的硅衬底110、氧化隔离层120以及金属层130。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以对晶圆100的堆叠层的数量、各个堆叠层的材料进行其他设置。
图2示出了在相关工艺中晶圆被修边后的结构示意图。
如图2所示，由于晶圆100的边缘结构不形成器件，且边缘结构101的形貌不平整，为了便于对晶圆100的后续加工处理(例如键合、切割、封装等)，需要对晶圆100进行修边，即去除至少部分边缘结构。
然而，采用刀具对晶圆100进行修边，极易对晶圆100造成损伤，这是由于各个堆叠层材料的晶格方向不一、刀具与各个堆叠层之间的受力不同，并且各个堆叠层之间的附着力也不同。从而使得边缘结构101具有损坏的部分10，该损坏的部分10可能是破损(chipping)或表面凹凸不平(none uniform)。
图3a示出了本发明实施例的晶圆处理装置的结构示意图。
如图3a所示，本发明实施例的晶圆处理装置包括：腔室201、晶圆承载台210、喷砂组件、喷气组件、磨料分离装置240以及管道251。
在本实施例中，晶圆承载台210位于腔室201内，用于承载晶圆。喷砂组件220包括喷料嘴221，喷料嘴221朝向晶圆承载台210，用于将磨料喷射至晶圆的边缘，以利用磨料去除至少部分晶圆的边缘结构。在一些具体的实施例中，喷料嘴221具有相连的进料口221a与出料口221b，如图3b所示。喷砂组件还包括喷砂通道222与第一驱动部件223，其中，喷料嘴221位于腔室201内，喷砂通道222与第一驱动部件223位于腔室201外。喷砂通道222与喷料嘴221的进料口221a连通，还与第一驱动部件223连接，第一驱动部件223用于将磨料经喷砂通道222输送至喷料嘴221。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对喷砂组件的位置进行其他设置。在一些优选的实施例中，喷料嘴222的出料口221b的口径沿远离进料口221a的方向逐渐增大(呈喇叭口)，使得出料口221b具有倾斜侧壁，在磨料20输出喷料嘴222后，将会被约束在沿着该倾斜侧壁的延伸面内，磨料20可以较为均匀的覆盖晶圆100边缘的预设表面，如图4a所示。呈喇叭口的出料口221b设计还可以防止磨料20由于流动速度过高四散到晶圆100表面之外，提高了磨料20的利用率。
在本实施例中，喷气组件包括喷气嘴231，喷气嘴231朝向晶圆承载台210，用于喷出气体以在晶圆的边缘与器件区之间形成屏障，该屏障阻挡磨料溅射至晶圆的器件区。在一些具体的实施例中，喷气组件还包括喷气通道232与第二驱动部件233，其中，喷气嘴231位于腔室201内，喷气通道232与第二驱动部件233位于腔室201外。喷气通道232与喷气嘴231连通，还与第二驱动部件233连接，第二驱动部件223用于将气体经喷气通道232输送至喷气嘴231。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对喷气组件的位置进行其他设置。
在本实施例中，磨料分离装置240经管道251与第一驱动部件223连接，磨料分离装置240用于分离磨料以及被磨料从晶圆上分离的晶圆颗粒，并将分离出的磨料输送至第一驱动部件223。在一些具体的实施例中，磨料分离装置240位于腔室201外，磨料分离装置240的进料口241与腔室201连通。然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对磨料分离装置240的位置进行其他设置。
图4a至图4c示出了本发明实施例的晶圆处理方法的示意图。
下面将结合图3a以及图4a至图4c对本发明实施例的晶圆处理方法进行详细说明。将晶圆100放在晶圆承载台210上后，晶圆承载台210带动晶圆100旋转，喷砂组件的喷料嘴221将磨料20喷射至晶圆100的边缘，以利用磨料20去除至少部分边缘结构。于此同时，喷气组件的喷气嘴231喷出气体以在晶圆100的边缘与器件区之间形成屏障(气墙)，从而阻挡磨料20溅射至晶圆100的器件区。喷射至晶圆100的边缘的磨料20以及被磨料20从晶圆上分离的晶圆颗粒100a经进料口241被收集在磨料分离装置240中，由于磨料20中的固体颗粒与晶圆颗粒100a的形貌以及比重不同，可以通过旋风分离法、悬浮法以及筛选法分开，分离后的磨料20经管道251重新输送至喷砂组件，分离后的晶圆颗粒100a被排料口242排出。控制喷砂组件在晶圆100的边缘形成台阶后停止喷射磨料，此时晶圆100暴露出被处理后的侧面，其中，台阶的顶表面与侧面被磨料打磨成钝角β，台阶的底表面与侧面被磨料打磨成钝角α。在本实施例中，控制喷料嘴221的出料口垂直朝向晶圆100的表面，如图4a与图4b所示，还可以控制喷料嘴221的出料口朝向晶圆100的器件区倾斜预设角度，如图4c所示，从而控制台阶的顶表面与侧面所呈夹角，以及控制台阶的底表面与侧面所呈夹角。
根据本发明实施例提供的晶圆处理装置与晶圆处理方法，通过采用喷砂的方式代替刀具对晶圆进行修边，利用磨料对晶圆边缘的冲击与切削作用逐渐去除部分相应边缘结构，相对于采用刀具修边的方式，利用喷砂进行修边可以减小对晶圆的损伤，同时增加晶圆表面的平整度。
进一步的，通过设置喷气组件，利用气体在晶圆的边缘与晶圆的器件区之间形成屏障，阻挡磨料溅射至晶圆的器件区，从而保护了晶圆的器件区。
进一步的，通过设置磨料分离装置，将混合的磨料与晶圆颗粒分离，并将分离出的磨料重新利用，从而降低了成本。
此外，经本发明实施例提供的晶圆处理装置与晶圆处理方法形成的晶圆的边缘结构形成台阶，其中，台阶的顶表面与所述侧面呈钝角，台阶的底表面与所述侧面呈钝角，以便于在后续的清洗过程中，防止杂质留存与台阶上。
在以上的描述中，对于各层的构图、蚀刻等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。
Claims (13)
1.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括：
晶圆承载台，用于放置晶圆；
喷砂组件，所述喷砂组件包括喷料嘴，所述喷料嘴朝向所述晶圆承载台，用于将磨料喷射至晶圆的边缘。
2.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述喷砂组件还包括；
连通所述喷料嘴的喷砂通道；以及
第一驱动部件，连接所述喷砂通道，所述第一驱动部件用于将所述磨料经所述喷砂通道输送至所述喷料嘴。
3.根据权利要求2所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述喷砂通道与所述喷料嘴的进料口连通，
其中，所述喷料嘴的出料口的口径沿远离所述进料口的方向逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括喷气组件，所述喷气组件包括喷气嘴，所述喷气嘴朝向所述晶圆承载台，用于将气体喷射至所述晶圆的边缘与所述晶圆的器件区之间。
5.根据权利要求4所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述喷气组件还包括：
连通所述喷气嘴的喷气通道；以及
第二驱动部件，连接所述喷气通道，所述第二驱动部件用于将所述气体经所述喷气通道输送至所述喷气嘴。
6.根据权利要求2所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括磨料分离装置，经管道与所述第一驱动部件连接，所述磨料分离装置用于分离所述磨料以及被所述磨料从所述晶圆上分离的晶圆颗粒，并将分离出的所述磨料输送至所述第一驱动部件。
7.根据权利要求1至6任一项所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述磨料包括多个固体颗粒，所述固体颗粒的材料包括氧化铝和/或石英。
8.根据权利要求7所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述固体颗粒的直径范围包括70至140纳米。
9.一种晶圆处理方法，其特征在于，包括：
将晶圆放置于晶圆承载台；
通过喷砂组件的喷料嘴将磨料喷射至所述晶圆的边缘，去除所述晶圆的至少部分边缘的结构。
10.根据权利要求9所述晶圆处理方法，其特征在于，还包括控制所述喷砂组件在所述晶圆的边缘形成台阶后停止喷射所述磨料。
11.根据权利要求10所述晶圆处理方法，其特征在于，还包括控制所述喷料嘴的出料口与所述晶圆表面所呈的角度。
12.根据权利要求10所述的晶圆处理方法，其特征在于，还包括通过喷气组件的喷气嘴将气体喷射至所述晶圆的边缘与所述晶圆的器件区之间，以阻挡所述磨料溅射至所述晶圆的器件区。
13.根据权利要求9至12任一项所述的晶圆处理方法，其特征在于，还包括：
收集所述喷料嘴喷射至所述晶圆的边缘的所述磨料以及被所述磨料从所述晶圆上分离的晶圆颗粒；以及
将收集到的所述磨料与所述晶圆颗粒分离，并将分离出的所述磨料输送至所述喷料嘴。
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