CN115519421A - 一种晶圆厚薄片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆厚薄片，所述加工方法包括以下步骤：将所述晶圆粘结与承载盘上；将所述承载盘放置于冷却装置表面，使用压盘装置对所述晶圆进行压制处理，所述压盘装置包括压盘以及与所述压盘连接的调心滚子轴承压头；对压制处理后的所述晶圆进行研磨处理。所述加工方法可以实现晶圆厚薄片的再利用，加工后的晶圆表面平整度高，性能优异，可直接用于半导体器件的制备。

Description

一种晶圆厚薄片的加工方法
技术领域
本发明属于晶圆加工领域，涉及一种晶圆厚薄片的加工方法。
背景技术
研磨是至关重要的半导体加工工序，半导体制造技术十分精细，制造工艺的及其复杂。对设备和材料的要求非常苛刻。目前主流的研磨采用一盘加工多片的方式，但是由于对晶片厚度统一要求，无法对厚度不均的晶圆进行加工；单片减薄多数是真空吸附，对晶圆TTV要求高，厚薄片无法吸附，而且采用陶瓷砂轮，成本非常高。
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，是第三代半导体材料的核心。相较于前两代材料，碳化硅具有耐高压、耐高温、低损耗等优越性能，具有较高的导热率、熔点等。
目前碳化硅晶圆在切割后，需要多块同厚度的晶圆一起研磨，而在切割过程中，会产生一定的厚薄片，厚薄片会因同片晶圆两面平行度差异较大，厚度不均，无法研磨，单片减薄也会因不平整，真空载台无法吸附，无法加工，只能报废。CN110328606A公开了一种全自动一体式单片单面研磨减薄设备，此加工设备用减薄工艺加工厚薄片成本高，贴厚薄片会造成贴蜡厚度不均。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种晶圆厚薄片的加工方法，所述加工方法可以实现晶圆厚薄片的再利用，加工后的晶圆表面平整度高，性能优异，可直接用于半导体器件的制备。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种晶圆厚薄片的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：
将所述晶圆粘结与承载盘上；
将所述承载盘放置于冷却装置表面，使用压盘装置对所述晶圆进行压制处理，所述压盘装置包括压盘以及与所述压盘连接的调心滚子轴承压头；
对压制处理后的所述晶圆进行研磨处理。
本发明中，由于传统压制方式为气囊从中间往边缘下压，此压盘方式会造成厚薄片磨完后BOW值偏大，需要增加平面硅胶垫，调整气缸行程，气缸压力；而本申请采用的压制方式不会因晶圆厚薄情况，加工完成后，晶圆平整度达到研磨后的标准。
本发明中，所述加工方法处理晶圆为用多线切割机切割所切割的头尾片和跳线所造成的厚薄片、单线所切割的厚度过薄无法多线切割的头尾部等，所述晶圆为单面或双面不平整或厚度不均匀的晶圆
作为本发明优选的技术方案，所述承载盘包括陶瓷盘。
作为本发明优选的技术方案，使用粘结剂将所述晶圆固定于所述承载盘表面。
优选地，所述粘结剂包括固体蜡。
本发明中，所述使用的粘结剂并不仅限于固体蜡，其他可以起到粘结作用，可以承受一定温度和压力，且易于清除的粘结剂均适用于本发明。
作为本发明优选的技术方案，所述冷却装置为内部设置有冷却管路的冷却盘。
作为本发明优选的技术方案，所述冷却管路在所述冷却盘内部至少包括4个形状相同的部分。
本发明中，对冷却管路各部分的排布方式不做具体限定，可以根据冷却效果以及盘体的形状进行具体选择，但为保证各部分冷却的均匀性，冷却管路各部分的排布方式应相同。
作为本发明优选的技术方案，所述压盘的压制区域设置有硅胶保护层。
优选地，所述硅胶保护层直径大于所述晶圆直径0.5～2mm，如0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm或1.9mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述压制处理的压力为0.15MPa～0.2MPa，如0.16MPa、0.17MPa、0.18MPa或0.19MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选的，所述压制处理的温度为20～25℃，如21℃、22℃、23℃或24℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述压制处理的温度为2～3min，如2.1min、2.2min、2.3min、2.4min、2.5min、2.6min、2.7min、2.8min或2.9min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述研磨在恒温冷却载台上进行。
本发明中，于恒温冷却载台上进行研磨处理的目的在于控制所述晶圆在研磨过程中，处于合适的温度区间内。
作为本发明优选的技术方案，所述研磨处理的温度为20～22℃，如20.2℃、20.5℃、20.8℃、21℃、21.2℃、21.5℃或21.8℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述研磨处理使用的2000#金刚石砂轮，研磨液为微乳化剂磨削液。
本发明中，研磨处理过程中的压制处理温度和时间并不仅限于此，可以根据加热和蜡的效果进行具体选择，在此不做具体限定。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种晶圆厚薄片的加工方法，所述加工方法可以实现晶圆厚薄片的再利用，加工后的晶圆表面平整度符合抛光前要求，性能优异，可直接替代研磨工序。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中使用的冷却装置的冷却管路排布示意图；
图2为本发明具体实施方式中使用的压盘装置的结构示意图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种晶圆厚薄片的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：
使用固体蜡将所述晶圆粘结与陶瓷盘上；
将所述承载盘放置于冷却装置表面，使用压盘装置对所述晶圆进行压制处理，述压制处理的压力为0.15MPa，温度为20℃，时间为3min；
将压制后的晶圆置于恒温冷却载台上，使用平面磨床进行研磨处理，所述研磨处理的温度为20℃，2000#金刚石砂轮，研磨液为微乳化剂磨削液。
实施例2
本实施例提供一种晶圆厚薄片的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：
使用固体蜡将所述晶圆粘结与陶瓷盘上；
将所述承载盘放置于冷却装置表面，使用压盘装置对所述晶圆进行压制处理，述压制处理的压力为0.2MPa，温度为25℃，时间为2min；
将压制后的晶圆置于恒温冷却载台上，使用平面磨床进行研磨处理，所述研磨处理的温度为22℃，2000#金刚石砂轮，研磨液为微乳化剂磨削液。
实施例3
本实施例提供一种晶圆厚薄片的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：
使用固体蜡将所述晶圆粘结与陶瓷盘上；
将所述承载盘放置于冷却装置表面，使用压盘装置对所述晶圆进行压制处理，述压制处理的压力为0.2MPa，温度为25℃，时间为2min；
将压制后的晶圆置于恒温冷却载台上，使用平面磨床进行研磨处理，所述研磨处理的温度为24℃，2000#金刚石砂轮，研磨液为微乳化剂磨削液。
实施例4
本实施例提供一种晶圆厚薄片的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：
使用固体蜡将所述晶圆粘结与陶瓷盘上；
将所述承载盘放置于冷却装置表面，使用压盘装置对所述晶圆进行压制处理，述压制处理的压力为0.2MPa，温度为25℃，时间为2min；
将压制后的晶圆置于恒温冷却载台上，使用平面磨床进行研磨处理，所述研磨处理的温度为22℃，320#金刚石砂轮，研磨液为微乳化剂磨削液。
实施例5
本实施例提供一种晶圆厚薄片的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：
使用固体蜡将所述晶圆粘结与陶瓷盘上；
将所述承载盘放置于冷却装置表面，使用压盘装置对所述晶圆进行压制处理，述压制处理的压力为0.2MPa，温度为25℃，时间为2min；
将压制后的晶圆置于恒温冷却载台上，使用平面磨床进行研磨处理，所述研磨处理的温度为22℃，2000#金刚石砂轮，研磨液为全合成磨削液。
实施例1-5中使用的所述冷却装置为内部设置有冷却管路的冷却盘，所述冷却管路在所述冷却盘内部包括4个形状相同的部分，所述冷却管路的排布方式如图1所示。
实施例1-5中使用的所述压盘装置包括压盘以及与所述压盘连接的调心滚子轴承压头，所述压盘的压制区域设置有硅胶保护层，所述硅胶保护层直径大于所述晶圆直径1mm，其结构如图2所示。
对比例1
本对比例中除采用传统的气囊式压盘进行压制外，其他条件均与实施例1相同。
对比例2
本对比例中除采用冷却管路为由冷却盘体中心起始的螺旋状排布外(冷却管路总长度与实施例1相同)，其他条件均与实施例1相同。
对实施例1-5以及对比例1和2加工后的晶圆的厚度以及平面度进行测试，其结果如表1所示。实施例1-5以及对比例1和2加工的碳化硅晶圆的初始厚度为490μm。平整度的测试方法为红外光谱干涉法。
表1
Figure BDA0003888138120000061
Figure BDA0003888138120000071
从表1的测试结果可以看出，本发明实施例1-5提供的晶圆厚薄片的加工方法，可以有效将晶圆厚薄减薄至所需厚度，且具有较高的平整度。对比例1相比于实施例1，使用传统的气囊式压盘进行压制，导致加工后的晶圆厚度相比于实施例1有所增加；对比例2采用冷却管路为由冷却盘体中心起始的螺旋状排布，导致加工后的晶圆的平整度相比于实施例1有所下降。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种晶圆厚薄片的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤：
将所述晶圆粘结与承载盘上；
将所述承载盘放置于冷却装置表面，使用压盘装置对所述晶圆进行压制处理，所述压盘装置包括压盘以及与所述压盘连接的调心滚子轴承压头；
对压制处理后的所述晶圆进行研磨处理。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述承载盘包括陶瓷盘。
3.根据权利要求1或2所述的加工方法，其特征在于，使用粘结剂将所述晶圆固定于所述承载盘表面；
优选地，所述粘结剂包括固体蜡。
4.根据权利要求1-3任一项所述的加工方法，其特征在于，所述冷却装置为内部设置有冷却管路的冷却盘。
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述冷却管路在所述冷却盘内部至少包括4个形状相同的部分。
6.根据权利要求1-5任一项所述的加工方法，其特征在于，所述压盘的压制区域设置有硅胶保护层；
优选地，所述硅胶保护层直径大于所述晶圆直径0.5～2mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的加工方法，其特征在于，所述压制处理的压力为0.15～0.2MPa；
优选地，所述压制处理的温度为20～25℃；
优选地，所述压制处理的时间为2～3min。
8.根据权利要求1-7任一项所述的加工方法，其特征在于，所述研磨在恒温冷却载台上进行。
9.根据权利要求1-8任一项所述的加工方法，其特征在于，所述研磨处理的温度为20～22℃。
10.根据权利要求1-9任一项所述的加工方法，其特征在于，所述研磨处理使用的砂轮包括2000#金刚石砂轮，研磨液包括微乳化剂磨削液。
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