一种用于大尺寸晶片研磨的研磨盘制备及研磨方法技术

本发明专利技术公开了一种用于大尺寸晶片研磨的研磨盘制备及研磨方法，属于晶圆加工技术。本发明专利技术提出了一种新型晶圆研磨用研磨盘制备方法，通过使用梯形研磨盘，对晶圆片进行双面研磨，与传统晶圆片双面研磨设备及研磨后晶圆片几何参数相比，采用本发明专利技术提出的研磨盘双面研磨后，晶圆片弯曲翘曲值明显下降，平均厚度差小，晶圆面型平整度好。晶圆面型平整度好。晶圆面型平整度好。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大尺寸晶片研磨的研磨盘制备及研磨方法


[0001]本专利技术涉及一种晶片加工方法，尤其涉及一种晶圆切割片双面研磨方法。

技术介绍

[0002]晶片加工是半导体产业中重要的重要工序，通常是晶体制备完成后，进行加工成标准晶圆片，供外延和器件制备。晶体加工的工序分为切割、研磨、抛光、化学机械抛光、清洗、检测、封装等流程。最终得到标准晶圆片。后道工序对晶圆片的要求是表面没有损伤层、划痕、橘皮、腐蚀坑等加工缺陷，具有较小的加工几何参数，如厚度差、弯曲翘曲度、表面粗糙度等。
[0003]晶体经过切割后成为切割片，切割片的表面较为粗糙，单片厚度差较大，其厚度也比标准产品要求要厚许多，这些因素都需要在下一道双面研磨工序中去控制，双面研磨的主要作用是一方面将切割片的厚度差降低到一两个微米级别，另一方面将切割片的厚度降低到接近产品要求，比标准产品厚度多出十到二十微米，供后续抛光及化学机械抛光控制。除此之外，在双面研磨工序中，还要尽可能的降低研磨片的弯曲翘曲度，便于后续加工和产品外延使用。
[0004]在常规的双面研磨工序中，通常使用开槽铸铁研磨盘，上下盘开槽尺寸相同或者上盘开槽尺寸略小。在研磨过程中，游星轮带动研磨片做行星轨迹运动，同时流入研磨液，上下研磨盘相对运动，研磨液会在沟槽作用下分布到研磨片两侧面，利用研磨盘、研磨液和研磨片的三体运动，实现对研磨片的去除。不同工艺选择游星轮旋转方向有所不同，有的与下研磨盘一致，有的与上研磨盘一致。
[0005]常规双面研磨盘都是标准薄圆柱状，在上研磨盘下表面和下研磨盘上表面开槽，考虑到研磨液从上方流入，所以通常上研磨盘的开槽间距要小于下研磨盘槽间距。在双面研磨过程中，游星轮带动研磨片的行星轨迹运动是控制研磨片几何参数的主要手段。其中研磨盘内外转速差带来的影响通常通过设备的齿圈和中心齿转速比的调节来缓和。但是这种调节是有限度的，不可能过大的增加中心齿转速，如果中心齿和齿圈转速差太大，容易造成游星轮扭曲变形，进而使研磨片受外力碎片裂片，所以中心齿和齿圈转速比的调节需要非常谨慎。而游星轮的行星轨迹运动通常并不能完全消除晶片中心和边缘处的速率差，特别是大尺寸的晶片研磨，其设备尺寸更大，研磨盘内外圈转速差更大，研磨片中心区域更多集中于研磨盘的半径中心附件运动，其与研磨盘相对运动量较小，研磨片边缘部分更多时间在研磨盘的外圈和内圈区域运动较多。所以经常出现类似铁饼状的研磨片外形，或者造成研磨片的弯曲翘曲度明显增大。特别是对硬度较大的脆性晶体如蓝宝石、碳化硅晶体等材料，需要研磨的时间较长，这种缺陷尤为明显。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提出了一种新型晶圆研磨用研磨盘制备方法，通过使用梯形研磨盘，对晶圆片进行双面研磨，与传统晶圆片双面研磨设备及研磨后晶圆片几何参数
相比，采用本专利技术提出的研磨盘双面研磨后，晶圆片弯曲翘曲值明显下降，平均厚度差小，晶圆面型平整度好。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]本专利技术所述的用于大尺寸晶片研磨的研磨盘制备方法，包括下述步骤：(1)选择球墨铸铁材质按设备尺寸要求制备研磨盘坯材；(2)在制备好的研磨盘坯材表面内外圆位置向内去除一定尺寸；(3)在研磨盘表面等间距制备一定尺寸的沟槽。
[0009]进一步的，所述步骤(2)中，所述去除一定尺寸其范围在1
‑
4厘米。
[0010]进一步的，所述步骤(3)中，所述一定尺寸沟槽为十字形沟槽，其宽度范围在1
‑
3毫米，其深度范围在5
‑
20毫米，沟槽间距范围在1
‑
4厘米。
[0011]一种大尺寸晶片研磨方法，用本专利技术所述的研磨盘研磨，包括下述步骤：
[0012]步骤(1)在通用双面研磨设备上，安装好本专利技术所述的研磨盘；
[0013]步骤(2)根据所研磨的切割片尺寸，选择合适尺寸的游星轮，放好切割片，设定好程序进行双面研磨；
[0014]步骤(3)待设定研磨时间完成，取下研磨片即完成一次切割片的双面研磨。
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016]本专利技术提出了一种新型晶圆研磨用研磨盘制备方法，通过使用梯形研磨盘，对晶圆片进行双面研磨，与传统晶圆片双面研磨设备及研磨后晶圆片几何参数相比，采用本专利技术提出的研磨盘双面研磨后，晶圆片弯曲翘曲值明显下降，平均厚度差小，晶圆面型平整度好。本方法提出的研磨盘制备方法简单。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的设备结构示意图。1、研磨盘，2、十字形开槽，3、向内去除后台阶。
具体实施方式
[0018]为了使本专业领域人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面我们将结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。下面描述的实施例为示例性的，仅仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0019]针对现有技术中存在的上述困难，本专利技术提出了一种新型晶圆研磨用研磨盘制备方法，通过使用梯形研磨盘，对晶圆片进行双面研磨，与传统晶圆片双面研磨设备及研磨后晶圆片几何参数相比，采用本专利技术提出的研磨盘双面研磨后，晶圆片弯曲翘曲值明显下降，平均厚度差小，晶圆面型平整度好。
[0020]实施例
[0021]6英寸超硬碳化硅晶体切割片采用本专利技术的研磨盘进行双面研磨，研磨盘尺寸为内径42.7厘米，外径110.7厘米，采用不锈钢游星轮4只，每只游星轮放入3片切割片，使用3微米单晶钻石研磨液，研磨时间1小时，去除厚度45微米，压力70g/cm2。研磨后12片晶片TTV0.992μm
‑
1.453μm，弯曲度值3.654μm
‑
11.723μm，翘曲度值12.783μm
‑
21.327μm。较之研磨前有明显降低。
[0022]由此，本专利技术提出了一种新型晶圆研磨用研磨盘制备方法，通过使用梯形研磨盘，对晶圆片进行双面研磨，与传统晶圆片双面研磨设备及研磨后晶圆片几何参数相比，采用
本专利技术提出的研磨盘双面研磨后，晶圆片弯曲翘曲值明显下降，平均厚度差小，晶圆面型平整度好。
[0023]在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、材料、结构或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、材料、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
[0024]尽管给出和描述了本专利技术的实施例，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本专利技术的原理和宗旨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，本专利技术的范围由权利要求及其等同物限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大尺寸晶片研磨的研磨盘制备及研磨方法，其特征在于：研磨盘制备包括下述步骤：(1)选择球墨铸铁材质按设备尺寸要求制备研磨盘坯材；(2)在制备好的研磨盘坯材表面内外圆位置向内去除一定尺寸；(3)在研磨盘表面等间距制备一定尺寸的沟槽。2.如权利要求1所述的一种用于大尺寸晶片研磨的研磨盘制备及研磨方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述去除一定尺寸其范围在1
‑
4厘米。3.如权利要求1所述的一种用于大尺寸晶片研磨的研磨盘制备及研磨方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述一定尺寸沟槽为十字...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥彪，仲崇贵，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：