一种半导体芯片封装工艺的晶圆磨片设备及磨片方法

技术领域

本发明涉及电子加工技术领域，具体为一种半导体芯片封装工艺的晶圆磨片设备及磨片方法。

背景技术

在集成电路制造中，半导体硅材料由于其资源丰富，制造成本低，工艺性好，是集成电路重要的基本材料，大部分集成电路是在硅基体材料的浅表面层上制造，由于制造工艺的要求，不可采用较薄的晶片，只能采用一定厚度的晶片在工艺过程中传递、流片，通常在集成电路封装前，需对晶体背面多余的基体材料去除一定的厚度，一方面改善芯片的散热效果，另一方面有利于减小封装尺寸，这一工艺被称为晶圆背面减薄，对应的设备就是晶圆磨片机。

但是现有晶圆磨片机在使用时仍存在一些不足，磨片机通过晶圆自旋转与砂轮的进给来磨削除掉晶圆表面多余厚度的材料，但是当晶圆的厚度减小到一定值时，易造成晶圆产生较大的卷曲，从而使磨削面造成损伤；而且晶圆边缘的尖角的存在，加大了在磨削的过程中产生崩边以及暗纹的情况，大大降低了晶圆的强度；而且现有晶圆磨片机的夹持装置效果不佳，易因夹持力过大而导致晶圆变形破裂，若降低夹持力，在磨削的过程中砂轮对晶圆产生一个水平方向的磨削力，又会使晶圆发生轻微移位，使得晶圆磨片的效果受到影响。

发明内容

针对背景技术中提出的现有晶圆磨片机在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种半导体芯片封装工艺的晶圆磨片设备及磨片方法，具备晶圆不易卷曲破裂的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种半导体芯片封装工艺的晶圆磨片设备，包括外壁，所述外壁的底端固定连接有承片台底盘，所述承片台底盘的中间设有气室，所述气室的底端固定安装有气阀，所述气室的顶端固定连接有吸盘，所述吸盘的顶端活动连接有晶圆片，所述承片台底盘的顶端活动连接有石蜡，所述承片台底盘的两侧固定连接有回收管，所述回收管的顶端固定安装有石蜡阀门，所述回收管的底端固定连接有分离装置，所述外壁的顶端固定安装有石蜡注入口，所述晶圆片的上方活动安装有磨轮，所述磨轮的顶端活动连接有转轴。

优选的，所述气阀为单向阀，且阀的流通方向为由气室内部至气室外部。

优选的，所述承片台底盘的顶面具有一定的坡度，所述回收管位于坡度的最低处。

优选的，所述分离装置可将石蜡中的硅碎屑过滤清除并回收。

优选的，所述吸盘的材质为耐热性好、柔韧性强的材料。

一种半导体芯片封装工艺的晶圆磨片设备的磨片方法，包括以下操作步骤：

S1、通过送料装置将晶圆片放置于承片台的中央；

S2、打开石蜡注入口的开关向晶圆片的四周注入热的石蜡液体，同时气室受热内部气体膨胀，通过气阀向外排出一部分气体；

S3、通过降温装置使石蜡凝固，对晶圆片边缘的尖刺和细小缺口进行填补，同时气室内温度降低使吸盘吸附固定住晶圆片；

S4、转轴带动磨轮旋转下移进给，对晶圆片的表面进行削薄；

S5、磨轮移回至初始位置，加热承片台内固体石蜡使其熔化，其室内气体再次膨胀停止对晶圆片的吸附固定；

S6、打开石蜡阀门，使液体石蜡携带磨削残渣流出至分离装置内进行分离，取出打磨好的晶圆片。

优选的，所述步骤S2中，注入石蜡时所注入的石蜡液位高度高于晶圆片的上表面。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过注入液态石蜡对晶圆片进行固定，使得晶圆片的四周均受石蜡的固定和夹持，使得晶圆片四周所受的加持力均匀，避免了传统夹持方式产生的不均匀夹持力对晶圆片造成的影响，降低了晶圆片变形破裂的可能。

2、本发明通过在晶圆片的四周灌入液体石蜡，待其冷却凝固后石蜡对圆晶片外圈的凸起和缺口进行修补填充，从而使其边缘一致，降低了在磨削过程中产生崩边以及暗纹的情况，提高了晶圆片的强度和质量。

3、本发明通过利用不同状态下石蜡温度的不同来控制吸盘对晶圆片的固定状态，通过吸盘的吸附使得晶圆片在磨削时的固定更加可靠，减小了晶圆片发生偏转移位的可能性，使得晶圆磨削的效果和成功率大大提升。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明磨片方法流程示意图；

图3为本发明承片台结构俯面示意图。

图中：1、外壁；2、承片台底盘；3、气阀；4、吸盘；5、晶圆片；6、石蜡；7、回收管；8、石蜡阀门；9、分离装置；10、石蜡注入口；11、磨轮；12、转轴。

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。

请参阅图1-3，一种半导体芯片封装工艺的晶圆磨片设备，包括外壁1，外壁1的底端固定连接有承片台底盘2，承片台底盘2的中间设有气室，气室的底端固定安装有气阀3，气室的顶端固定连接有吸盘4，吸盘4的顶端活动连接有晶圆片5，承片台底盘2的顶端活动连接有石蜡6，承片台底盘2的两侧固定连接有回收管7，回收管7的顶端固定安装有石蜡阀门8，回收管7的底端固定连接有分离装置9，外壁1的顶端固定安装有石蜡注入口10，晶圆片5的上方活动安装有磨轮11，磨轮11的顶端活动连接有转轴12。

气阀3为单向阀，且阀的流通方向为由气室内部至气室外部，使得在晶圆片5的四周注入热的石蜡6时，其室内受热其内部气体发生膨胀，可以自(3)向外流出，使其室内气体减少，当液态石蜡6受冷逐渐凝固时，其室内气体收缩，但外部气体不能流回至气室内部进行补充，使气室内压强降低，气室顶端的吸盘4紧紧吸附住晶圆片5，从而实现了对晶圆片5的固定，避免了晶圆片5在磨削的过程中发生偏移和移位。

承片台底盘2的顶面具有一定的坡度，回收管7位于坡度的最低处，使得在排出液体石蜡6时，可以使石蜡6更加容易流入分离装置9中，分离装置9可将石蜡中的硅碎屑过滤清除并回收，使得磨削碎片可直接被液体石蜡6带出承片台，经分离装置9过滤分离使得石蜡6可再次利用，节省了清理承片台上磨削碎屑的步骤。

吸盘4的材质为耐热性好、柔韧性强的材料，可以是丁晴橡胶、氟橡胶等材料，使得吸盘4可以在温度较高的液体石蜡6中正常工作，强柔韧性使得吸盘4吸附并固定晶圆片5的效果更佳。

一种半导体芯片封装工艺的晶圆磨片设备的磨片方法，包括以下操作步骤：

S1、通过送料装置将晶圆片5放置于承片台的中央；

S2、打开石蜡注入口10的开关向晶圆片5的四周注入热的石蜡6液体，同时气室受热内部气体膨胀，通过气阀3向外排出一部分气体，其中，注入石蜡6时所注入的石蜡6液位高度高于晶圆片5的上表面，使得晶圆片5外缘的凸起与缺口可以被全部填充；

S3、通过降温装置使石蜡6凝固，对晶圆片5边缘的尖刺和细小缺口进行填补，同时气室内温度降低使吸盘4吸附固定住晶圆片5；

S4、转轴12带动磨轮11旋转下移进给，对晶圆片5的表面进行削薄；

S5、磨轮11移回至初始位置，加热承片台内固体石蜡6使其熔化，其室内气体再次膨胀停止对晶圆片5的吸附固定；

S6、打开石蜡阀门8，使液体石蜡6携带磨削残渣流出至分离装置9内进行分离，取出打磨好的晶圆片5。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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。