一种大尺寸硅片研磨工艺

技术领域

本发明属于半导体研磨领域，尤其是涉及一种大尺寸硅片研磨工艺。

背景技术

半导体硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般通过切片、磨片等工艺制作而成，现有技术对硅片进行研磨加工时，使用金刚石砂轮磨削硅片的两侧，实现双面同时磨削，但此种方法研磨效率低，且磨后硅片表面不平整，影响硅片的性能和质量。

现有技术中还可以用游星盘配合磨盘进行磨片，但是现有方法磨片的硅片表面的总厚度变化(TTV)变化大，导致加工过程中产生的摩擦热增加，该摩擦热会使研磨液内胶装带电粒子状态不一，粘度上升局部研磨液不能均匀分布，只能通过频繁更换研磨液才能满足研磨液均分的问题，致使成本增加、产品的生产效率及质量不理想。现有的游星盘也容易混乱硅片的加工顺序，致使生产效率降低。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种大尺寸硅片研磨工艺，有效的解决现有技术研磨效率低，且磨后硅片表面不平整，影响硅片的性能和质量的问题，还有硅片表面的总厚度变化(TTV)变化大导致需要经常更换研磨液，现有的游星盘容易混乱硅片的加工顺序，致使生产效率降低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大尺寸硅片研磨工艺，包括：将硅片放入游星盘中，加入研磨液；上磨盘和下磨盘开始研磨所述硅片，上磨盘气缸的压力为轻压范围，所述轻压范围为0N＜轻压值≤ 3000N，所述上磨盘和所述下磨盘以一定转速研磨一段时间；将所述上磨盘气缸的压力由所述轻压范围调整至中压范围，所述中压范围为3000N＜中压值≤6000N，所述上磨盘和所述下磨盘转速不变，研磨一段时间；将所述上磨盘气缸的压力由所述中压范围调整至高压范围，所述高压范围为6000N＜高压值≤9000N，所述上磨盘和所述下磨盘转速不变，研磨一段时间。

优选地，所述研磨液的流速为2-4L/min。

优选地，将所述上磨盘的气缸压力为轻压范围时，所述上磨盘转速为5-35rpm，所述下磨盘的转速为15-50rpm。

优选地，所述上磨盘气缸的压力为1500N，所述上磨盘转速为15rpm，所述下磨盘转速为25rpm。

优选地，将所述上磨盘气缸的压力为中压范围时，所述上磨盘转速为 5-35rpm，所述下磨盘的转速为15-50rpm。

优选地，所述上磨盘气缸的压力调整至4500N，所述上磨盘转速为15rpm，所述下磨盘转速为25rpm。

优选地，所述上磨盘气缸的压力为高压范围时，所述上磨盘转速为 5-35rpm，所述下磨盘的转速为15-50rpm。

优选地，所述上磨盘气缸的压力调整至7500N，所述上磨盘转速为15rpm，所述下磨盘转速为25rpm。

由于采用由轻压转至中压再转至高压的阶梯式压力递增，有利于改善硅片表面的总厚度变化(TTV)，无需频繁更换研磨液，且用此种工艺做出来的硅片的厚度散差较小；使用带有数字和箭头标记的游星盘可以解决使用普通游星盘容易混乱硅片导致加工错误的问题，箭头和数字可以标记硅片的位置，可以持续追踪该硅片的加工管理。

使用本发明的研磨工艺，有效的解决现有技术研磨效率低，且硅片表面的总厚度变化(TTV)变化大导致需要经常更换研磨液，现有的游星盘容易混乱硅片的加工顺序，致使生产效率降低的问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

S1:将硅片放入带有数字和箭头的游星盘中，一个游星盘上可以放置5 片硅片，下磨盘上能放置4个游星盘，游星盘的齿轮啮合下磨盘的外齿圈和中心的太阳齿轮。向磨盘和游星盘中加入研磨液，研磨液为研磨砂、助磨剂和水按一定比例混合而成，研磨液的流速为3L/min，研磨液充分接触硅片的上下两面和上下磨盘，游星盘上还有通孔，让研磨液顺利流通至硅片的另一表面，保证在研磨时能够研磨到每一片硅片的每一个部分，研磨均匀；

S2：启动研磨机开始工作，上磨盘和下磨盘开始研磨硅片，初始硅片的厚度值为1000μm，最终厚度值目标为800μm，设定上磨盘气缸的压力为 3000N，为轻压值，上磨盘的转速设定为15rpm，下磨盘的转速设定为25rpm，上磨盘和下磨盘的转向相反，游星盘虽设置在下磨盘上，但是游星盘的转向和速度由下磨盘的外齿轮和中心的太阳齿轮的相对速度决定的，与上磨盘和下磨盘均不一致，以这个速度和压力研磨5min。

S3：以3000N的压力研磨5min后，将上磨盘气缸的压力由3000N调整至6000N，上磨盘的转速保持15rpm，下磨盘转速也继续保持25rpm，转速不变，继续研磨5min；

S4：以9000N的压力研磨5min后，将上磨盘气缸的压力由6000N调整至9000N，上磨盘的转速保持15rpm，下磨盘转速也继续保持25rpm，转速不变，继续研磨5min，研磨完成后硅片厚度达到目标值800μm，完成此次研磨，继续进行修盘的工作。

使用轻压至中压再到中压的阶梯式施压工艺，使得硅片表面的总厚度变化(TTV)减小，且厚度散差小，解决了现有技术中硅片研磨后表面依旧不平整的问题，对硅片的外观以及质量性能都有很大的提升，硅片的表面平整后，研磨液的使用量也减少，硅片表面不平整时，对研磨液的流动造成产生一定阻力，致使研磨液温度升高，粘稠度增大，需要频繁更换研磨液，导致生产成本高，生产效率低，硅片研磨的质量差。

游星盘为带数字和箭头的游星盘，不会追踪硅片时发生混乱而认错硅片导致硅片的加工管理发生错误，解决现有的游星盘没有标识导致混乱硅片的问题

实施例2

S1:将硅片放入带有数字和箭头的游星盘中，一个游星盘上可以放置5 片硅片，下磨盘上能放置5个游星盘，游星盘的齿轮啮合下磨盘的外齿圈和中心的太阳齿轮。向磨盘和游星盘中加入研磨液，研磨液为研磨砂、助磨剂和水按一定比例混合而成，研磨液的流速为2L/min，研磨液充分接触硅片的上下两面和上下磨盘，游星盘上还有通孔，让研磨液顺利流通至硅片的另一表面，保证在研磨时能够研磨到每一片硅片的每一个部分，研磨均匀；

S2：启动研磨机开始工作，上磨盘和下磨盘开始研磨硅片，初始硅片的厚度值为1000μm，最终厚度值目标为800μm，设定上磨盘气缸的压力为 500N，为轻压值，上磨盘的转速设定为5rpm，下磨盘的转速设定为25rpm，上磨盘和下磨盘的转向相反，游星盘虽设置在下磨盘上，但是游星盘的转向和速度由下磨盘的外齿轮和中心的太阳齿轮的相对速度决定的，与上磨盘和下磨盘均不一致，以这个速度和压力研磨4min。

S3：以1000N的压力研磨4min后，将上磨盘气缸的压力由500N调整至 3500N，上磨盘的转速保持5rpm，下磨盘转速也继续保持25rpm，转速不变，继续研磨4min；

S4：以3500N的压力研磨4min后，将上磨盘气缸的压力由9000N调整至6500N，上磨盘的转速保持5rpm，下磨盘转速也继续保持25rpm，转速不变，继续研磨4min，研磨完成后硅片厚度达到目标值800μm，完成此次研磨，继续进行修盘的工作。

实施例3

S1:将硅片放入带有数字和箭头的游星盘中，一个游星盘上可以放置5 片硅片，下磨盘上能放置4个游星盘，游星盘的齿轮啮合下磨盘的外齿圈和中心的太阳齿轮。向磨盘和游星盘中加入研磨液，研磨液为研磨砂、助磨剂和水按一定比例混合而成，研磨液的流速为1.5L/min，研磨液充分接触硅片的上下两面和上下磨盘，游星盘上还有通孔，让研磨液顺利流通至硅片的另一表面，保证在研磨时能够研磨到每一片硅片的每一个部分，研磨均匀；

S2：启动研磨机开始工作，上磨盘和下磨盘开始研磨硅片，初始硅片的厚度值为1000μm，最终厚度值目标为800μm，设定上磨盘气缸的压力为 1500N，为轻压值，上磨盘的转速设定为15rpm，下磨盘的转速设定为35rpm，上磨盘和下磨盘的转向相反，游星盘虽设置在下磨盘上，但是游星盘的转向和速度由下磨盘的外齿轮和中心的太阳齿轮的相对速度决定的，与上磨盘和下磨盘均不一致，以这个速度和压力研磨2min。

S3：以1500N的压力研磨4min后，将上磨盘气缸的压力由1500N调整至4500N，上磨盘的转速保持15rpm，下磨盘转速也继续保持35rpm，转速不变，继续研磨2min；

S4：以4500N的压力研磨3min后，将上磨盘气缸的压力由4500N调整至7500N，上磨盘的转速保持15rpm，下磨盘转速也继续保持35rpm，转速不变，继续研磨2min，研磨完成后硅片厚度达到目标值800μm，完成此次研磨，继续进行修盘的工作。

以上对本发明的多个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。