TW201822955A - 一種矽片研磨裝置及其研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種矽片研磨裝置及其研磨方法，矽片研磨裝置包括： 若干遊星輪、一外齒輪、一太陽輪、兩個研磨盤以及驅動裝置。太陽輪設置於外齒輪內側，每個遊星輪均設置於太陽輪和外齒輪之間，且每個遊星輪既與太陽輪嚙合，又與外齒輪嚙合。兩個研磨盤分別設置於所述太陽輪兩側，並覆蓋所有遊星輪；兩個研磨盤和太陽輪均與驅動裝置連接，驅動裝置用於驅動兩個研磨盤以及太陽輪轉動。

Description

一種矽片研磨裝置及其研磨方法
本發明涉及積體電路技術領域，特別涉及一種矽片研磨裝置及其研磨方法。
半導體矽片是現代超大型積體電路的主要襯底材料，一般通過切片、和磨片等工藝過程製造而成。
半導體矽片切片工藝一般是採用0.16mm及0.14mm的直鋼絲以及游離在直鋼絲上的磨粒(SiC)進行切割，由於磨粒是游離加工，所以切割時間長，加工效率低。
現有技術中對矽片研磨加工時，將一矽片對稱分佈的夾持器的保持環中，一對金剛石砂輪相對於矽片兩側面的兩側，金剛石砂輪在空氣軸承電主軸驅動下沿相反方向旋轉並沿軸向進給實現矽片雙面同時磨削。但這種方法研磨效率低，且難以修整矽片的彎曲度(bow)及翹曲度(warp)。
本發明的目的在於提供一種矽片研磨裝置及其研磨方法，以解決現有的技術中，矽片加工效率低的問題。
為解決上述技術問題，本發明一方面提供一種矽片研磨裝置，包括：若干遊星輪、一外齒輪、一太陽輪、兩個研磨盤以及驅動裝置；所述太陽輪設置於所述外齒輪內側，每個遊星輪均設置於所述太陽輪和所述外齒輪之間，且每個遊星輪既與所述太陽輪嚙合，又與所述外齒輪嚙合；所 述兩個研磨盤分別設置於所述太陽輪兩側，並覆蓋所有遊星輪；所述兩個研磨盤和所述太陽輪均與所述驅動裝置連接，所述驅動裝置用於驅動所述兩個研磨盤以及所述太陽輪轉動。
可選的，所述若干遊星輪中至少一個遊星輪的厚度與其餘遊星輪的厚度不同。
可選的，所述若干遊星輪的厚度均不等，所述若干遊星輪根據厚度遞減的順序依次設置於所述太陽輪和所述外齒輪之間。
可選的，若干遊星輪的厚度分佈呈等差數列，所述厚度差的範圍為4μm-6μm。
可選的，每個遊星輪均具有一矽片容納腔，用於容納矽片。
可選的，還包括一氣缸，所述氣缸與任一研磨盤連接，用於為所述研磨盤施加壓力。
為解決上述技術問題，本發明另一方面提供一种矽片研磨方法，採用上述矽片研磨裝置對矽片進行至少一次研磨。
可選的，所述矽片採用金剛石線將晶棒切割而成，在採用金剛石線將晶棒切成矽片的過程中採用冷卻液對金剛石線進行冷卻。
可選的，對所述矽片進行至少一次研磨的方法包括：根據矽片的厚度，在每個遊星輪中設置一個矽片，利用兩個研磨盤對設置于遊星輪中的矽片的兩個面同時進行研磨，且兩個研磨盤的旋轉方向相反。
可選的，在對所述矽片進行至少一次研磨的過程中還包括：在矽片上噴射研磨砂漿。
可選的，當對所述矽片進行至少兩次研磨時，在相鄰的兩次研磨之間包括：對所述矽片翻片。
在本發明提供的矽片研磨裝置中，利用兩個研磨盤同時對多個矽片進行研磨，提高了研磨的效率，而且遊星輪的厚度不同，從而可以根據矽片表面的彎曲程度以及矽片的厚度，對矽片進行至少一次研磨，利用該裝置在提高了研磨的效率的同時也保證了研磨品質。在本發明提供的矽片研磨方法中，首先利用金剛石線縮短一半的加工時間，切割速度快速提升後，晶棒的芯部散熱仍趨於困難，由熱應力引發的矽片bow及warp的問題隨之而來，進一步結合雙面研磨工藝保證矽片的品質；由於兩個研磨盤可以同時對多個矽片進行研磨，所以提高了研磨的效率；另外在對矽片多次研磨時，對矽片進行翻片，進一步提高了研磨品質。
1‧‧‧金剛石線
2‧‧‧晶棒
3‧‧‧導輪
4‧‧‧矽片
5‧‧‧遊星輪
6‧‧‧外齒輪
7‧‧‧太陽輪
圖1是本發明實施例一中晶棒切片的示意圖。
圖2是本發明實施例一中矽片研磨的示意圖。
以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的矽片研磨裝置及其研磨方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精准的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
實施例一
參閱圖1，其示的是晶棒2切片的示意圖。其中，金剛石線1纏繞在導輪3上，並在導輪3上高速移動，晶棒2在外力的作用下施加在金剛石線1上，利用高速移動的金剛石線1將晶棒2切成若干矽片。其中，金剛石線1上具有帶磨粒，線徑0.12mm-0.15mm。
參閱圖2，其示出的是矽片研磨裝置的示意圖，包括：若干遊星輪5、一外齒輪6、一太陽輪7、兩個研磨盤(圖中未示出)以及驅動裝置(圖 中未示出)。其中，太陽輪7設置於外齒輪6內側，每個遊星輪5均設置於太陽輪7和外齒輪6之間，且每個遊星輪5既與太陽輪7嚙合，又與外齒輪6嚙合；兩個研磨盤分別設置於太陽輪7兩側，並將所有遊星輪5覆蓋；從而保證研磨盤能對所有遊星輪5內的矽片4進行研磨。
進一步，驅動裝置用於驅動兩個研磨盤以及太陽輪7。具體的，兩個研磨盤和太陽輪7均與驅動裝置連接，驅動裝置可以為一伺服電機，通過齒輪和傳動軸同時驅動兩個研磨盤和太陽輪7。為了便於控制，驅動裝置也可以為三幹個伺服電機，分別驅動所述兩個研磨盤和太陽輪7。由於每個遊星輪5既與太陽輪7嚙合，又與外齒輪6嚙合，所以當太陽輪7在驅動裝置的驅動下轉動時，會帶動遊星輪5轉動，外齒輪6固定，用於輔助遊星輪5轉動。
為了實現研磨效果，在研磨盤研磨的時候可以利用氣缸給研磨盤施加壓力，使兩個研磨盤壓在矽片4上，同時對矽片4的兩個面進行研磨。其中氣缸可與任一研磨盤連接。
進一步，每個遊星輪5的中部均具有一矽片容納腔，用於容納矽片4。
進一步，所有遊星輪6中至少一個遊星輪6的厚度與其餘遊星輪的厚度不同，以滿足不同厚度的矽片的研磨。
較佳的，所有遊星輪5的厚度均不同，且所有遊星輪6根據厚度遞減的順序依次設置於太陽輪7和外齒輪6之間。較佳的，所有遊星輪6的厚度分佈呈等差數列，所述厚度差的範圍為4μm-6μm。由於矽片的厚度參差不齊，若採用相同厚度的遊星輪6，則難以保證所有矽片研磨要求。例如，當矽片較薄時，放在相同厚度的遊星輪6中，遊星輪6的矽片容納腔的邊界有可能會阻擋研磨盤對矽片的研磨，所以矽片bow及warp難以修復；而對於 較厚的矽片則會造成過度研磨，浪費研磨時間；採用厚度遞減的遊星輪6後，可以根據矽片的厚度放在合適的遊星輪6中，若一次研磨，矽片的bow及warp不能修復，則將其放在更薄的遊星輪6中進行第二次研磨，直至矽片的bow及warp得以修復為止。
實施例二
本實施例提供一种矽片研磨方法，採用採用實施例一中的矽片研磨裝置對矽片進行至少一次研磨。
矽片的加工一般至少包括切片和磨片兩個步驟，在使用實施例一中的矽片研磨裝置後，可採取以下步驟加工晶片：S1：採用金剛石線將晶棒切成矽片；S2：採用上述矽片研磨裝置對矽片進行至少一次雙面研磨。其中，在採用金剛石線將晶棒切成矽片的過程中，還包括：利用冷卻液對金剛石線進行冷卻。冷卻液一般可為水和PG(丙二醇)的混合物，其中丙二醇的含量一般為5%-10%，起潤滑作用。
用金剛石線將晶棒切成矽片，線速度快，為了減小對導輪的磨損，可做以下調整：(1)加厚導輪塗覆層，(2)為預防放線端斷線，定向滑輪的尺寸改小。
具體的，對矽片進行至少一次雙面研磨的方法包括：根據矽片的厚度，在每個遊星輪中設置一個矽片，利用兩個研磨盤對設置于遊星輪中的矽片進行雙面研磨，並使兩個研磨盤的旋轉方向相反。同時，使矽片在太陽輪的帶動下，繞太陽輪轉動，而且由於遊星輪在外齒輪的嚙合作用下還在自轉，所以位於遊星輪內的矽片在研磨的過程中，既可以自轉，又繞太陽輪公轉。
進一步，在對矽片進行至少一次雙面研磨的過程中還包括：在兩個研磨盤之間噴射研磨砂漿。研磨砂漿為2000#SiC和丙二醇懸浮液調製而成，並通過管路噴在矽片的表面。
較佳的，當對所述矽片進行至少兩次雙面研磨時，在相鄰的兩次雙面研磨之間包括：對所述矽片翻片，利用上下盤磨除速率不一致來改善矽片的平整度，從而進一步提高矽片研磨的效率和品質。
該矽片研磨方法可結合金剛石線切片工藝，利用金剛石線切割晶棒縮短一半的加工時間，切割速度快速提升後，晶棒的芯部散熱仍趨於困難，由熱應力引發的矽片bow及warp的問題隨之而來，進一步結合雙面研磨工藝保證矽片的品質，從而使矽片生產效率提高。
在本發明提供的矽片研磨裝置中，利用兩個研磨盤同時對多個矽片進行研磨，提高了研磨的效率，而且遊星輪的厚度不同，從而可以根據矽片表面的彎曲程度以及矽片的厚度，對矽片進行至少一次研磨，有效的修整矽片的彎曲度(bow)及翹曲度(warp)，提高了矽片研磨的效率的同時也保證了研磨品質。
在本發明提供的矽片研磨方法中，利用兩個研磨盤可以同時對多個矽片進行研磨，提高了研磨的效率；另外在對矽片多次研磨時，對矽片進行翻片，進一步提高了研磨品質，並可結合金剛石線切片工藝，使矽片生產效率增加。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的系統而言，由於與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於權利要求書的保護範圍。

Claims (11)

  1. 一種矽片研磨裝置，包括：若干遊星輪、一外齒輪、一太陽輪、兩個研磨盤以及驅動裝置；該太陽輪設置於該外齒輪內側，每個遊星輪均設置於該太陽輪和該外齒輪之間，且每個遊星輪既與該太陽輪嚙合，又與該外齒輪嚙合；該兩個研磨盤分別設置於該太陽輪兩側，並覆蓋所有遊星輪；該兩個研磨盤和該太陽輪均與該驅動裝置連接，該驅動裝置用於驅動該兩個研磨盤以及該太陽輪轉動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的矽片研磨裝置，其中，該若干遊星輪中至少一個遊星輪的厚度與其餘遊星輪的厚度不同。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的矽片研磨裝置，其中，該若干遊星輪的厚度均不等，該若干遊星輪根據厚度遞減的順序依次設置於該太陽輪和該外齒輪之間。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的矽片研磨裝置，其中，若干遊星輪的厚度分佈呈等差數列，該厚度差的範圍為4μm-6μm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的矽片研磨裝置，其中，每個遊星輪均具有一矽片容納腔，用於容納矽片。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的矽片研磨裝置，其中，還包括一氣缸，該氣缸與任一研磨盤連接，用於為該研磨盤施加壓力。
  7. 一種矽片研磨方法，其特徵在於，採用如申請專利範圍第1~6項中任一項的該矽片研磨裝置對矽片進行至少一次研磨。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的矽片研磨方法，其中，該矽片採用金剛石線將晶棒切割而成，在採用金剛石線將晶棒切成矽片的過程中採用冷卻液對金剛石線進行冷卻。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的矽片研磨方法，其中，對該矽片進行至少一次研磨的方法包括：根據矽片的厚度，在每個遊星輪中設置一個矽片，利用兩個研磨盤對設置于遊星輪中的矽片的兩個面同時進行研磨，且兩個研磨盤的旋轉方向相反。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的矽片研磨方法，其中，在對該矽片進行至少一次研磨的過程中還包括：在矽片上噴射研磨砂漿。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的矽片研磨方法，其中，當對該矽片進行至少兩次研磨時，在相鄰的兩次研磨之間包括：對該矽片翻片。
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