[實用新型]一種用于研磨拋光的晶圓粘片機

有效

• 申請號: 201220224588.5
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN202572123U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 王凌云;席凱倫;楊爭雄;左文佳;孫道恒
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B24B37/27
• 分類號: B24B37/27
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本實用新型涉及一種用于晶圓研磨拋光的輔助設備，尤其是涉及一種用于研磨拋光的晶圓粘片機。

背景技術

在集成電路制造中，由于晶圓半導體材料資源豐富，制造成本低，工藝性好，因此是集成電路的重要基體材料。晶圓的尺寸精度、幾何精度、表面潔凈度以及表面微晶格結構直接決定了集成電路制造工藝的好壞。

近年來，隨著集成電路制造技術日新月異的發展，工業生產中對通過研磨拋光來減薄晶圓的厚度均勻性的要求越來越高，特別是在MEMS微小高精度的芯片制造工藝中，該要求則更為嚴格。夾持晶圓即將晶圓附著在載樣盤的表面，作為研磨拋光的準備工序，其表面的平整程度直接影響到晶圓研磨拋光厚度的均勻性。

目前，國內半導體實驗室采用的可獲取較高精度要求的晶圓夾持技術主要有4種：

(1)真空吸附晶圓的夾持技術。主要包括普通的多孔陶瓷式真空吸盤、與晶圓接觸部分為橡膠的真空吸盤、活塞式真空吸盤等。而活塞式真空吸盤又分為單活塞和多活塞兩種。這種技術需要創造真空環境，操作復雜，所需設備龐大，價格昂貴，不能實現晶圓的平行度量化控制。

(2)水表面張力吸附的夾持技術。具體方法為將網狀泡沫聚氨酯布粘在不銹鋼載樣盤表面，利用泡沫聚氨酯表面水的張力將晶圓吸附住。用多孔擋板和外圓導向來定位晶圓以防止晶圓在拋光加工中脫落和滑動。在水中將晶圓置于夾具上，施加一定壓力使晶圓與載樣盤緊密結合，然后將夾具置于干燥皿中，直至形成水分子膜。再以熔化的瀝青及石蠟等油性物質隔離在晶圓的周圍進行防水處理。該技術同樣操作復雜，所需設備價格昂貴，不能量化控制晶圓的平行度。

(3)靜電吸盤夾持技術。目前，靜電吸盤主要分為兩類:一類是“平板電容式靜電吸盤”，晶圓本身也被通上高電壓，另一類是“整體電極式靜電吸盤”，不對晶圓直接加壓，也無需對晶圓通電，但吸附力較小。該技術比較適于對小尺寸的晶圓進行夾持，應用范圍較窄，不能滿足各種規格晶圓的夾持要求。

(4)傳統的石蠟粘片技術。該技術先將晶圓置于夾具加熱，然后將熔化的石蠟滲入晶圓和夾具之間，施加一定的壓力使石蠟將晶圓粘到平整的載樣盤上。該技術當前還不能將石蠟的厚度做得非常均勻，晶圓粘片的平行度差。在實驗室中，多數依靠人的經驗進行手動粘片，精度更差，石蠟層厚度誤差一般在10~50μm以上，用其減薄后的晶圓誤差達70微米以上，如此大的誤差，已很難保證MEMS器件結構層的均勻性。

綜上所述，現有的4種晶圓夾持技術都存在所需設備體積龐大、成本較高、操作復雜、晶圓夾持的平行度差等問題，特別是操作過程中不能實現對其平行度量化控制。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有的石蠟粘片技術在機構上存在的不足，提供一種可在同一工作臺上進行晶圓加熱、粘裝、測量、調節，可實現粘片過程一體化，在簡化操作的同時，可保證粘片精度的用于研磨拋光的晶圓粘片機。

本實用新型設有氣缸、3個調節螺桿、壓盤軸、3個數顯千分表、壓盤、晶圓、氣缸活塞桿、基板、施力盤、壓盤蓋、載樣盤、圓形加熱平臺和鋼球；所述氣缸設在水平工作臺上，所述3個調節螺桿、3個數顯千分表和基板組成調節機構，所述3個調節螺桿與3個數顯千分表均勻設在壓盤上的同一個圓上；基板套在氣缸活塞桿上，基板沿氣缸活塞桿的上下方向自由活動；基板上設有3個螺紋孔，所述3個螺紋孔與3個調節螺桿螺紋連接；施力盤固定在氣缸活塞桿下端，設于施力盤上的螺紋孔與壓盤軸螺紋連接，施力盤下端設有3個橫桿并用螺絲夾緊固定3個數顯千分表；所述壓盤軸為倒T型結構，所述壓盤蓋套在壓盤軸上，并用螺栓固定連接，壓盤軸、壓盤蓋、鋼球和壓盤組成可以自由旋轉的球狀萬向節結構；所述載樣盤插入圓形加熱平臺的中心孔，載樣盤上端面粘貼晶圓；圓形加熱平臺固定在支撐架的水平工作臺上。

與現有常用的晶圓夾持設備相比，由于現有常用的晶圓夾持設備存在體積龐大、成本較高、操作復雜、粘片平行度差等缺點，因此不能實現粘片厚度量化控制；而本實用新型不僅實現了對晶圓進行石蠟粘片一體化操作，而且可閉環式調節石蠟層的均勻性，實現了對晶圓粘片平行度量化精確的控制。

本實用新型通過閉環系統反饋調節的方式提高粘片精度，為通過研磨拋光工藝獲取厚度均勻的高精度晶圓器件奠定良好的基礎，尤其在MEMS實驗室中具有廣泛的應用價值。

本實用新型為粘片的過程提供一種不僅具有反饋功能的閉環調節方式，而且可對系統進行升級，進行自動化調節。另外，本實用新型的操作簡單，得到的晶圓粘貼精度高，粘貼平行度即石蠟層厚度均勻性誤差可以控制在±1μm之內，滿足了各種科研機構在制備MEMS器件時對結構層厚度精度的要求。