半导体片两面实施材料去除切削的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对具有正面及背面的半导体片同时实施两面材料去除切削的方法，其中这些片位于若干载具内且以适当方式移动于两个相反转动的工作盘之间，这些载具是借助于一环状内驱动环及一环状外驱动环产生转动作用，该方式可借助于一个相对于上工作盘的路径曲线及一个相对于下工作盘的路径曲线而加以描述，其中该两个路径曲线在围绕该中心的六个环路之后仍呈开放型，及在每个点的曲率半径至少与内驱动环的半径同样大。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用相对于上、下切削盘的半导体片最佳路径曲线，对半导体片两面同时实施材料去除切削的方法。
技术介绍
制造半导体片的典型加工顺序包括的加工步骤是锯割、圆边、精研或研磨、湿化学蚀刻、抛光，以及至少若干所述加工步骤之前或之后的清洗步骤。尤其用作为制造现代元件(例如线宽0.13微米或0.10微米)起始产品的半导体片，对其平面平行度及平整度地若干要求甚高(例如在若干上述情况下中，对于为25mm×25mm的元件表面积，可以小于或等于0.13微米或0.10微米的平整度测量SFQRmax表示之)。在正实施的加工序列内的作为对半导体片正面及背面同时实施切削的一个步骤的至少一制造步骤中，将该要求纳入考虑。这些加工方法的实例包括双面精研、双面研磨及双面抛光，这些加工方法的实施可实现为单片法或被实现对约5至30个半导体片进行同时切削。对许多半导体片同时实施双面精研的技术早经公开，举例言之，欧洲专利EP 547994 A1中亦曾述及，而且不同尺寸的适当设备可自许多厂商购得。这些半导体片是承受某种压力而移动，结果将若干半导体材料去除，介于上、下工作盘(本领域的熟练技术人员知其为精研轮，该轮通常由钢制成且设置有沟道以改良悬浮液的分布)之间供以含有研磨剂的悬浮液，这些片是借助于若干载具被保持沿着一条几何路径，这些载具是借助于若干驱动环而被转动且具有若干切口以容纳这些半导体片。精研的目的是去除锯割半导体晶体过程中所造成的损伤部分以产生预定厚度及平面平行度的半导体片。通常半导体材料的去除量为20微米至120微米，该材料最好平均分配在半导体片的两个面上。若干半导体片双面研磨法亦经公开，为了减低成本，最近已多半用以替代精研加工。就此点而论，例如德国专利DE 19626396 A1中要求保护一种方法，该方法可对许多半导体片同时切削，且操作半导体片的动作与双面精研中所用者相似。双面研磨的目的与精研者相似；材料去除的通常数量亦相似。半导体片双面研磨法是精研法的改良，以粘有抛光布的平面抛光板以替代上、下精研轮作为工作盘，并供以通常含有碱稳定化胶体的抛光悬浮液。依照美国专利US 5,855,735所述，在固体浓度超过6％重量比的情况下，由一从化学-机械双面抛光至精研模式的双面粗抛光的过渡。再次，在此情况下，这些半导体片是由转动的载具使其沿固定路径运动，通常上、下抛光板是依相反方向转动。举例言之，德国专利DE 10007390 A1中曾要求保护一种用以实现此目的抛光机。德国专利DE 19905737 C2中曾公开一种实施半导体片双面抛光以实现高平整度的方法，其中完成的抛光半导体片较不锈钢制的载具仅厚2至20微米。利用此方法，可实现小于或等于0.13微米的半导体片的局部平整度值(对于元件表面面积为25mm×25mm方格以SFQRmax表示)，此乃线宽小于或等于0.13微米半导体元件制造方法所要求的。德国专利DE 19956250 C1中曾述及一种通过双面抛光实施再切削的方法。依照欧洲专利EP 208315 B1上中所述的一个具体实施例，为保护这些半导体片的边缘，这些载具最好具有若干塑胶加衬的切口以容纳半导体片(此方法亦广泛采用于精研法)。双面抛光的目的是实现半导体片的最终平面平行度及平整度并消除先前加工(例如精研或研磨后的蚀刻)所造成的损伤晶体层及表面粗糙度。经双面抛光半导体片的高平整度，结合不易粘着微粒的抛光背面，使得此研磨性抛光法较正面单面抛光远为重要(尤其对于制造直径200mm及以上半导体片)。通常，去除的半导体材料为10微米至50微米。在双面抛光操作中，通常自半导体片正面及背面去除材料的数量相同。相反地，WO 00/36637要求保护一种方法，其中在双面抛光过程中自正面去除较多量的材料(可利用上抛光盘的较高转动速率来实现)并在片背面故意留下损伤的晶体层。依照德国专利DE-19704546 A1，此项材料的非对称去除亦可由一种多步骤方法实现，该方法包括双面抛光-背面涂覆例如氧化物-再度双面抛光。为保持半导体片制造商的竞争力，必须提供适当的方法及加工程序以可在成本尽可能低的情况下制造出具有必备品质的产品。就此观点而言，重要的手段是仅可能提高每部机器的半导体片产量，举例言之，在双面抛光作业中，此乃意谓材料去除率提高而且抛光布使用寿命增长。对双面精研及研磨加工而言是同样的道理，但在此情况下，用于工作盘的抛光布使用寿命则代之以精研轮的使用寿命或研磨体的使用寿命。此现有技术方法的缺点是实施双面精研、研磨或抛光时，若要保持某种产品特性(例如平整度高及/或无表面刮痕)而又能实现机器产量增加及材料定量去除的周期时间缩短的目标实属不可能。试图以增加切削压力以提升去除半导体材料的速率，将损及平整度及/或产生表面刮痕，结果如此制得的片不能继续进一步加工，甚至将其报废或在高成本的情况下再施以切削。美国专利US 6,180,423 B1中曾述及若仅一个半导体片实施单面抛光，该半导体片是由一支撑体支撑且是由一转动的抛光盘使其环绕该支撑体中心作旋转运动，半导体片相对于抛光布的路径曲线则视抛光盘m与支撑体n的转动速率比而定，该专利所要求保护的是由于该螺旋式路径曲线(是由m及n的最小公倍数尽可能高而实现)，抛光布的覆盖尽可能均匀。较高去除率历时长久及抛光布使用寿命延长乃其优点。此方法并不能弥补现有技术的缺陷，因其无法应用于双面操作的材料去除加工程序中，载具的转动与围绕机械中心的相对于抛光盘的平移运动相叠加，所以必须提供4自由度(亦即上、下盘的转速，及载具的内、外驱动的转速)以取代2自由度。
技术实现思路
所以，本专利技术的目的是开发一种通过精研、研磨或抛光作用以同时实施半导体片两面材料去除切削的方法，由于每部机器可制造较多高品质的半导体片，所以可降低成本。本专利技术的主题是一种用以对具有正面及背面的半导体片同时实施两面材料去除切削的方法，其中这些片位于若干载具内，这些载具是借助于一环状内驱动环及一环状外驱动环产生转动作用，且这些片以适当方式在两个相反转动的工作盘之间移动，该方式可借助于各种情况下的一个相对于上工作盘的路径曲线及一个相对于下工作盘的路径曲线加以描述，其中该两个路径曲线(a)在围绕该中心六个环路之后仍呈开放型，及(b)在每个点的曲率半径至少与内驱动环的半径同样大。用另一种方法表示，在围绕该中心的少于或等于6个环路之后，该两个路径曲线是不连续或实质上不连续，而且任何点的曲率半径均不会小于内驱动环的半径。本专利技术的路径曲线形状与依照现有技术单面抛光的精密螺旋曲线所不同的是由于这些载具的驱动及这些工作盘的驱动，许多运动被叠加。本专利技术的重要特点是不仅相对于工作盘的半导体片运动的路径曲线对上、下工作盘具有均匀的覆盖范围，而且不会发生方向的突然变化。举例言之，实施双面抛光时，第一项要求条件可确保材料的均匀去除及上、下抛光布的快速再生，第二项要求条件可避免对半导体片产生粗暴作用，因该粗暴作用可导致载具震动及/或半导体片倾斜，而有平整度欠佳及半导体片离开载具面断裂的危险。这些连带关系是令人惊讶且难以逆料的。对于所述双面抛光的类似考虑亦适用于双面精研及研磨。该加工方法的起始点是一通过一已知方式自一晶体分离出来、经过圆边，及亦可能施以其他加工步骤的半导体片。根据加工方法及目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以对具有正面及背面的半导体片同时实施两面材料去除切削的方法，其中这些片是位于若干载具内，这些载具是借助于一环状内驱动环及一环状外驱动环产生转动并以一方式移动于两个相反转动的工作盘之间，该方式借助于一个相对于上工作盘的路径曲线及一个相对于下工作盘的路径曲线而可加以描述，其中该两个路径曲线 （ａ）在围绕该中心的六个环路之后仍呈开放型，及 （ｂ）在每个点的曲率半径至少与内驱动环的半径同样大。

【技术特征摘要】
DE 2001-7-5 10132504.51、一种用以对具有正面及背面的半导体片同时实施两面材料去除切削的方法，其中这些片是位于若干载具内，这些载具是借助于一环状内驱动环及一环状外驱动环产生转动并以一方式移动于两个相反转动的工作盘之间，该方式借助于一个相对于上工作盘的路径曲线及一个相对于下工作盘的路径曲线而可加以描述，其中该两个路径曲线(a)在围绕该中心的六个环路之后仍呈开放型，及(b)在每个点的曲率半径至少与内驱动环的半径同样大。2、如权利要求1的方法，其中同时两面材料去除切削被实现为在两个抛光盘之间的双面抛光，这些抛光盘覆有抛光布，半导体材料去除量为至少2微米。3、如权利要求2的方法，其中这些半导体片是位于许多钢质平面载具的切口内，这些切口所衬塑胶的厚度实质上与载具相同，这些载具的平均厚度较抛光完毕的半导体片的平均厚度小2至20微米。4、如权利要求2或3的方法，其中半导体材料的去除速率至少为0.65微米/分钟。5、如权利要求2-4中任一的方法，其中这些载具的平均厚度较抛光完毕的半导体片的平均厚度小3至10微米，半导体材料的去除量为5至50微米。6、如权利要求2-5中任一的方法，其中同时抛光的半导体片至少为三个及同时所用的载具至少为三个。7、如权利要求2-6中任一的方法，其中所用上...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉多文斯库斯，托马斯阿尔特曼，格哈德海尔，沃尔夫冈温克勒，京特卡恩，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]