CN115008259A - 一种分段式晶圆超薄片减薄方法 - Google Patents

一种分段式晶圆超薄片减薄方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及晶圆加工技术领域，且公开了一种分段式晶圆超薄片减薄方法，包括加工台、旋转设备、研磨设备和晶圆盘，所述旋转设备包括固定座和转盘，所述转盘的表面滑动连接有调节板，所述转盘的表面滑动连接有负压管，所述负压管的表面滑动连接有垫板，所述垫板的表面开设有贯穿的槽孔，所述槽孔与所述负压管相适配，通过采用从晶圆外圈向内的分段式加工的方式对晶圆的表面进行研磨加工，可减小晶圆表面受到的轴向作用力，同时采用多深度进给加工方式，并使研磨表面呈阶梯分布，降低晶圆研磨面受到的作用力，同时可利用未研磨面对正在加工的研磨面进行固定稳定保护，防止研磨面出现裂纹，防止晶圆断裂。

Description

一种分段式晶圆超薄片减薄方法
技术领域
本发明涉及晶圆加工技术领域，具体为一种分段式晶圆超薄片减薄方法。
背景技术
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，在对晶圆进行制造加工时，需要对晶圆进行减薄加工，以使晶圆能够达到使用要求。
晶圆的减薄加工大多是通过打磨的方式完成的，现有晶圆减薄打磨的方式是利用打磨设备对晶圆的整体表面进行打磨处理，采用这种方式对晶圆进行打磨时，晶圆的表面会受到较大的周向作用力，由于晶圆本体较薄，当晶圆的表面受到的作用力较大时，可能会使晶圆的表面出现微裂缝，会影响晶圆加工的质量，严重时可能会造成晶圆断裂。
发明内容
为实现以上分段式晶圆超薄片减薄方法目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种分段式晶圆超薄片减薄方法，包括以下具体步骤：
S1、将晶圆固定在旋转设备中，利用研磨设备对晶圆的表面进行减薄加工；
S2、对晶圆边缘位置进行研磨减薄加工：
S201、从晶圆的外边缘位置进行第一表面研磨加工，研磨进给量为a，研磨深度为h1；
S202、从晶圆的外边缘位置进行第二表面研磨加工，研磨进给量为b，b小于a，研磨深度为h2；
S203、从晶圆的外边缘位置进行第n表面研磨加工，研磨进给量小于前一次的研磨进给量，研磨深度为hn；
S3、晶圆边缘位置研磨加工完成之后，从晶圆外侧向内部进行研磨加工：
S301、从晶圆第一表面外边缘位置对晶圆进行研磨加工，研磨进给量为d，研磨深度为h1；
S302、从晶圆第二表面外边缘位置对晶圆进行研磨加工，研磨进给量为d，研磨深度为h2；
S303、从晶圆第一表面外边缘位置对晶圆进行研磨加工，研磨进给量为d，研磨深度为hn；
S4、重复S3，直到晶圆的第一表面、第二表面一直到第n表面全部研磨加工完；
S5、利用抛光设备，对研磨之后的晶圆的表面进行抛光处理。
进一步的，在对所述晶圆进行研磨之前，利用腐蚀液对晶圆的表面进行预处理，去除晶圆表面的杂质，然后对晶圆的表面进行清洗。
进一步的，所述腐蚀液为酸性溶液。
进一步的，所述晶圆研磨加工的每个表面的研磨深度相同，研磨深度均为h，所述晶圆表面深度方向的研磨加工次数不少于两次。
进一步的，研磨设备和抛光设备中设有处理液，在对晶圆表面进行研磨和抛光加工时，利用处理液对晶圆表面的硅屑进行处理，并对晶圆的表面进行降温，所述处理液为去离子水。
一种分段式晶圆超薄片减薄加工装置，包括加工台、旋转设备、研磨设备和晶圆盘，所述旋转设备包括固定座和转盘，所述转盘的表面滑动连接有调节板，所述转盘的表面滑动连接有负压管，所述负压管的表面滑动连接有垫板，所述垫板的表面开设有贯穿的槽孔，所述槽孔与所述负压管相适配，所述垫板与所述晶圆盘相适配，所述研磨设备包括驱动座和研磨盘，所述驱动座的下表面设置有横向进给丝杆，所述驱动座与所述研磨盘之间设有竖向进给丝杆。
进一步的，所述调节板的内侧表面滑动连接有夹板，所述夹板与所述垫板的侧表面相适配。
进一步的，所述负压管与所述转盘之间设有调节螺杆，所述调节螺杆位于所述转盘的表面，所述调节螺杆与所述负压管螺纹连接。
进一步的，所述负压管有多个，多个所述负压管均匀分布在转盘的表面，所述负压管靠近垫板的一端与所述垫板的外表面相对应，与所述晶圆盘的表面相适配。
进一步的，所述转盘的转动中心点与所述研磨盘的转动中心点在同一竖直平面内，所述研磨盘中设有处理液补给装置，所述研磨盘的表面开设有进液孔，所述进液孔与所述处理液补给装置连通。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、该分段式晶圆超薄片减薄方法，通过采用从晶圆外圈向内的分段式加工的方式对晶圆的表面进行研磨加工，可减小晶圆表面受到的轴向作用力，同时采用多深度进给加工方式，并使研磨表面呈阶梯分布，便于对晶圆的表面进行多深度进给加工，降低晶圆研磨面受到的作用力，同时可利用未研磨面对正在加工的研磨面进行固定稳定保护，防止研磨面出现裂纹，有利于提高晶圆表面加工的质量，防止晶圆断裂。
2、该分段式晶圆超薄片减薄方法，通过转盘与垫板的配合以及负压管之间的相互配合，可将晶圆盘贴合在垫板的表面，用于增加晶圆盘表面的支撑效果，保证晶圆盘在转动时，其表面不会出现轴向振动，有利于提高晶圆盘表面减薄加工的质量，调节板与夹板的配合以及调节螺杆与负压管的配合使用，可对不同规格的晶圆盘进行固定。
附图说明
图1为本发明晶圆减薄加工表面结构示意图；
图2为本发明晶圆减薄加工横截面结构示意图；
图3为本发明晶圆减薄方法流程图一；
图4为本发明晶圆减薄方法流程图二；
图5为本发明晶圆减薄方法流程图三；
图6为本发明晶圆减薄加工设备结构示意图；
图7为本发明图6中A处结构示意图；
图8为本发明转盘表面结构示意图。
图中：1、加工台；2、固定座；3、转盘；31、调节板；311、夹板；32、调节螺杆；4、负压管；5、垫板；6、晶圆盘；7、驱动座；71、横向进给丝杆；72、竖向进给丝杆；8、研磨盘。
具体实施方式
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。
该分段式晶圆超薄片减薄方法的实施例如下：
请参阅图1-图5，一种分段式晶圆超薄片减薄方法，包括以下具体步骤：
在对所述晶圆进行研磨之前，利用腐蚀液对晶圆的表面进行预处理，去除晶圆表面的杂质，腐蚀液为酸性溶液，然后对晶圆的表面进行清洗。
S1、将晶圆固定在旋转设备中，利用研磨设备对晶圆的表面进行减薄加工，研磨设备中设有处理液，在对晶圆表面进行研磨加工时，利用处理液对晶圆表面的硅屑进行处理，并对晶圆的表面进行降温，处理液为去离子水；
S2、对晶圆边缘位置进行研磨减薄加工：
S201、从晶圆的外边缘位置进行第一表面研磨加工，研磨进给量为a，研磨深度为h1；
S202、从晶圆的外边缘位置进行第二表面研磨加工，研磨进给量为b，b小于a，研磨深度为h2；
S203、从晶圆的外边缘位置进行第n表面研磨加工，研磨进给量小于前一次的研磨进给量，研磨深度为hn；
晶圆研磨加工的每个表面的研磨深度相同，研磨深度均为h，晶圆表面深度方向的研磨加工次数不少于两次。
S3、晶圆边缘位置研磨加工完成之后，从晶圆外侧向内部进行研磨加工：
S301、从晶圆第一表面外边缘位置对晶圆进行研磨加工，研磨进给量为d，研磨深度为h1；
S302、从晶圆第二表面外边缘位置对晶圆进行研磨加工，研磨进给量为d，研磨深度为h2；
S303、从晶圆第一表面外边缘位置对晶圆进行研磨加工，研磨进给量为d，研磨深度为hn；
S4、重复S3，直到晶圆的第一表面、第二表面一直到第n表面全部研磨加工完；
S5、利用抛光设备，对研磨之后的晶圆的表面进行抛光处理，抛光设备中设有处理液，在对晶圆表面进行抛光加工时，利用处理液对晶圆表面的硅屑进行处理，并对晶圆的表面进行降温，处理液为去离子水。
请参阅图6-图8，一种分段式晶圆超薄片减薄加工装置，包括加工台1、旋转设备、研磨设备和晶圆盘6，旋转设备包括固定座2和转盘3，转盘3的表面滑动连接有调节板31，用于调节夹板311的位置，调节板31的内侧表面滑动连接有夹板311，夹板311与垫板5的侧表面相适配，用于对垫板5进行夹紧固定，转盘3的表面滑动连接有负压管4，负压管4与转盘3之间设有调节螺杆32，调节螺杆32位于转盘3的表面，调节螺杆32与负压管4螺纹连接，调节螺杆32与负压管4螺纹配合，用于调节晶圆盘6与固定座2外侧表面的相对位置，便于调节晶圆盘6加工面的位置。
负压管4的表面滑动连接有垫板5，用于增加晶圆盘6的支撑效果，同时防止晶圆盘6在转动时出现轴向振动，垫板5的表面开设有贯穿的槽孔，槽孔与负压管4相适配，负压管4有多个，多个负压管4均匀分布在转盘3的表面，负压管4靠近垫板5的一端与垫板5的外表面相对应，与晶圆盘6的表面相适配，用于将晶圆盘6与垫板5的表面贴合，垫板5与晶圆盘6相适配，研磨设备包括驱动座7和研磨盘8，转盘3的转动中心点与研磨盘8的转动中心点在同一竖直平面内，研磨盘8中设有处理液补给装置，研磨盘8的表面开设有进液孔，进液孔与处理液补给装置连通，驱动座7的下表面设置有横向进给丝杆71，用于控制研磨盘8的轴向进给，驱动座7与研磨盘8之间设有竖向进给丝杆72，用于控制研磨盘8的竖向进给。
工作原理：在对晶圆盘6进行减薄加工时，选用与晶圆盘6尺寸相匹配的垫板5，利用垫板5表面的槽孔将垫板5放置在负压管4的表面，然后将晶圆盘6与垫板5的表面贴合，利用负压管4对晶圆盘6产生吸附作用，从而将晶圆盘6固定在垫板5的表面。
调节调节板31的位置，将夹板311与垫板5的外表面贴合，利用夹板311对垫板5进行夹紧固定，然后利用相关驱动设备驱动转盘3转动，转盘3会带动垫板5和晶圆盘6一起转动，当调节螺杆32转动时，调节螺杆32通过与负压管4螺纹啮合，会带动负压管4移动，负压管4会带动晶圆盘6一起移动一，以此即可在转盘3的轴向方向上对晶圆盘6的位置进行调节。
通过相关驱动设备驱动横向进给丝杆71转动，横向进给丝杆71会带动驱动座7在转盘3的轴向方向上移动，驱动座7会带动研磨盘8一起移动，当通过相关驱动设备驱动竖向进给丝杆72转动时，竖向进给丝杆72会带动研磨盘8在竖直方向上移动，以此通过驱动研磨盘8的水平移动和竖直方向上的移动，可控制研磨盘8在水平方向上的进给量和竖直方向上的进给量，通过控制研磨盘8的进给量，可对晶圆盘6的表面进行分段研磨加工，从而实现对晶圆盘6的减薄加工，在利用研磨盘8对晶圆的表面进行研磨加工时，研磨盘8中的处理液补给装置会不断将处理液输送到研磨盘8表面的进液孔中，从而将处理液不断输送到晶圆的表面，以对晶圆表面的硅屑进行处理，并对晶圆的表面进行降温。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种分段式晶圆超薄片减薄方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1、将晶圆固定在旋转设备中，利用研磨设备对晶圆的表面进行减薄加工；
S2、对晶圆边缘位置进行研磨减薄加工：
S201、从晶圆的外边缘位置进行第一表面研磨加工，研磨进给量为a，研磨深度为h1；
S202、从晶圆的外边缘位置进行第二表面研磨加工，研磨进给量为b，b小于a，研磨深度为h2；
S203、从晶圆的外边缘位置进行第n表面研磨加工，研磨进给量小于前一次的研磨进给量，研磨深度为hn；
S3、晶圆边缘位置研磨加工完成之后，从晶圆外侧向内部进行研磨加工：
S301、从晶圆第一表面外边缘位置对晶圆进行研磨加工，研磨进给量为d，研磨深度为h1；
S302、从晶圆第二表面外边缘位置对晶圆进行研磨加工，研磨进给量为d，研磨深度为h2；
S303、从晶圆第一表面外边缘位置对晶圆进行研磨加工，研磨进给量为d，研磨深度为hn；
S4、重复S3，直到晶圆的第一表面、第二表面一直到第n表面全部研磨加工完；
S5、利用抛光设备，对研磨之后的晶圆的表面进行抛光处理。
2.根据权利要求1所述的一种分段式晶圆超薄片减薄方法，其特征在于：在对所述晶圆进行研磨之前，利用腐蚀液对晶圆的表面进行预处理，去除晶圆表面的杂质，然后对晶圆的表面进行清洗。
3.根据权利要求2所述的一种分段式晶圆超薄片减薄方法，其特征在于：所述腐蚀液为酸性溶液。
4.根据权利要求1所述的一种分段式晶圆超薄片减薄方法，其特征在于：所述晶圆研磨加工的每个表面的研磨深度相同，研磨深度均为h，晶圆表面深度方向的研磨加工次数不少于两次。
5.根据权利要求1所述的一种分段式晶圆超薄片减薄方法，其特征在于：所述研磨设备和抛光设备中设有处理液，在对晶圆表面进行研磨和抛光加工时，利用处理液对晶圆表面的硅屑进行处理，并对晶圆的表面进行降温，所述处理液为去离子水。
6.一种分段式晶圆超薄片减薄加工装置，应用于权利要求1-5任一项所述的一种分段式晶圆超薄片减薄方法，包括加工台(1)、旋转设备、研磨设备和晶圆盘(6)，其特征在于：所述旋转设备包括固定座(2)和转盘(3)，所述转盘(3)的表面滑动连接有调节板(31)，所述转盘(3)的表面滑动连接有负压管(4)，所述负压管(4)的表面滑动连接有垫板(5)，所述垫板(5)的表面开设有贯穿的槽孔，所述槽孔与所述负压管(4)相适配，所述垫板(5)与所述晶圆盘(6)相适配，所述研磨设备包括驱动座(7)和研磨盘(8)，所述驱动座(7)的下表面设置有横向进给丝杆(71)，所述驱动座(7)与所述研磨盘(8)之间设有竖向进给丝杆(72)。
7.根据权利要求6所述的一种分段式晶圆超薄片减薄加工装置，其特征在于：所述调节板(31)的内侧表面滑动连接有夹板(311)，所述夹板(311)与所述垫板(5)的侧表面相适配。
8.根据权利要求7所述的一种分段式晶圆超薄片减薄加工装置，其特征在于：所述负压管(4)与所述转盘(3)之间设有调节螺杆(32)，所述调节螺杆(32)位于所述转盘(3)的表面，所述调节螺杆(32)与所述负压管(4)螺纹连接。
9.根据权利要求6所述的一种分段式晶圆超薄片减薄加工装置，其特征在于：所述负压管(4)有多个，多个所述负压管(4)均匀分布在转盘(3)的表面，所述负压管(4)靠近垫板(5)的一端与所述垫板(5)的外表面相对应，与所述晶圆盘(6)的表面相适配。
10.根据权利要求6所述的一种分段式晶圆超薄片减薄加工装置：其特征在于：所述转盘(3)的转动中心点与所述研磨盘(8)的转动中心点在同一竖直平面内，所述研磨盘(8)中设有处理液补给装置，所述研磨盘(8)的表面开设有进液孔，所述进液孔与所述处理液补给装置连通。
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